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EP3776661A1 - Dispositif électroluminescent à résolution et fiabilité améliorées - Google Patents

Dispositif électroluminescent à résolution et fiabilité améliorées

Info

Publication number
EP3776661A1
EP3776661A1 EP19722162.5A EP19722162A EP3776661A1 EP 3776661 A1 EP3776661 A1 EP 3776661A1 EP 19722162 A EP19722162 A EP 19722162A EP 3776661 A1 EP3776661 A1 EP 3776661A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
deposited
oled
common electrode
separator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19722162.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Gunther Haas
Sébastien GUILLAMET
Michael Thomschke
Robin BONNET
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MICROOLED
Original Assignee
MICROOLED
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MICROOLED filed Critical MICROOLED
Publication of EP3776661A1 publication Critical patent/EP3776661A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • H10K71/166—Deposition of organic active material using physical vapour deposition [PVD], e.g. vacuum deposition or sputtering using selective deposition, e.g. using a mask

Definitions

  • the invention relates to the field of optoelectronic devices and components, and more specifically to electroluminescent devices of the OLED (Organic Light Emitting Device) type. It relates more particularly to improving the reliability of the display color gamut as well as the resolution of an OLED type display screen. It concerns simple OLED devices as well as tandem OLED devices.
  • OLED Organic Light Emitting Device
  • OLEDs Organic electroluminescent devices
  • TCL transparent conductive layer
  • CGL charge generation layer
  • EILs electron injection layers
  • OLED display screens generally comprise a matrix structure of individual pixels, which is controlled by a grid of vertical and horizontal conductive tracks; this structure can allow individual addressing of the pixels. This is schematically illustrated in Figure 1 which will be explained below.
  • each pixel is subdivided into subpixels of different colors (typically three or four, including red, green and blue) that cooperate to emit a desired color point (pixel).
  • Figure 3 (a) shows a section of such a screen.
  • an OLED stack Above the electrodes of the sub-pixels is deposited an OLED stack which covers the entire surface of the matrix and which (in this example) emits white light.
  • the RGB (Red-Green-Blue) or RGBW (Red-Green-Blue-White) primaries are generated by colored filters located above the OLED stack.
  • Another way to achieve the primary colors is to structure the OLED layers in sub-pixel with different emission colors.
  • the OLED layers structuring process is rather complex and the resolution achievable is rather limited, it is even preferable in this case to keep a maximum of common layers (ie layers covering the entire surface of the matrix), in general the transport layers of the load carriers, and to structure only the emitting layers.
  • common layers ie layers covering the entire surface of the matrix
  • the transport layers of the load carriers in general the transport layers of the load carriers
  • the neighboring pixels or sub-pixels can interact, by capacitive coupling or by parasitic currents passing in particular through common conductive layers of the OLED stack.
  • EP 2 927 985 discloses a structure in which each pixel is hermetically sealed and isolated from its neighboring pixels. The manufacture of such a structure requires numerous and complex process steps. It is also known to delimit the pixel areas by additional separator elements, such as walls, as described in US 9,419,245. These methods are complex and generate significant overhead.
  • an object of the present invention is to overcome, at least partially, the disadvantages of the prior art mentioned above, and to propose an architecture for OLED display device that can reduce significant lateral side currents, even for pixels of very small size (typically less than 5 pm), for structures with very low inter-pixel space, or for displays with tandem diodes.
  • Another object of the invention is to propose a method which makes it possible to limit parasitic currents between the pixels for a miniature electroluminescent device.
  • the invention applies to an electroluminescent display device comprising a plurality of pixels deposited on a substrate, each pixel being formed of one or more elementary emitting zones, in which each elementary emitting zone comprises a base electrode deposited on said substrate. and an electroluminescent layer deposited on said base electrode, and said device comprising a common electrode deposited on top of said electroluminescent layer.
  • two adjacent base electrodes belonging to two neighboring elementary emitting zones are separated by an insulating surface filling element which fills the zone between said neighboring base electrodes and which electrically isolates them from one of the other.
  • At least the surface of said insulating surface filling member which is in contact with said base electrodes is made of an insulating material; the assembly of said insulating surface filling element may be made of insulating material.
  • said filler element overflows with its insulating material on a portion of the surface of said base electrodes.
  • a separator is located above said filler element and separates the electroluminescent layers from two neighboring elementary emitter zones; this eliminates leakage currents that propagate horizontally to the substrate in the electroluminescent layers.
  • Part of said common electrode is deposited by a conformal deposition technique, preferably ALD (Atomic Layer Deposition).
  • ALD Advanced Layer Deposition
  • a first object of the present invention is an electroluminescent display device comprising a plurality of pixels deposited on a substrate, each pixel being formed of one or more elementary emitting zones, each elementary emitting zone comprising a base electrode deposited on said substrate and an OLED stack comprising an electroluminescent layer deposited on said base electrode.
  • Said electroluminescent display device comprises a common electrode deposited above said OLED stack. It is characterized in that:
  • two neighboring base electrodes belonging to two adjacent elementary emitter zones are separated by an insulating surface filling element which fills the zone between said neighboring base electrodes and which isolates them electrically from one another,
  • At least the surface of said insulating surface filling member which is in contact with said base electrodes is made of an insulating material
  • a separator is located above said filler element and separates the electroluminescent layers of the OLED stack of two neighboring elementary emitter zones.
  • Said common electrode is advantageously deposited by a conformal deposition technique, preferably by ALD (Atomic Layer Deposition) or CVD (Chemical Vapor Deposition) in order to obtain continuity through the separators.
  • the layers of the OLED stack are advantageously deposited by a directive deposition technique (i.e. non-compliant), such as thermal evaporation, in order to be able to separate them by the separator.
  • said filling element overflows with its insulating material on a portion of the surface of said base electrodes
  • an upper electrode deposited between said OLED stack and said common electrode.
  • This upper electrode is not more functional; on the contrary, in the case of an emission-type device upwards, it absorbs light. It can be useful for protecting the OLED stack when depositing the common electrode.
  • this upper electrode is absent, and it is the common electrode that performs the function of electrode for each elementary emitting zone, that is to say the cathode function for a transmission device. the top, or anode for a reverse device.
  • a charge carrier injection layer deposited between said OLED stack and said common electrode.
  • This charge carrier injection layer is capable of injecting charge carriers into the OLED stack (electrons in the case of a so-called standard OLED device, or holes in the case of a so-called inverse OLED device). , these terms “standard” and “inverse” being defined below), and it is capable of protecting the OLED stack during deposition of the common electrode.
  • This charge carrier injection layer may in particular be molybdenum oxide or tungsten oxide, with a preferred thickness between 0.5 nm and 5 nm.
  • said insulating surface fill member and said separator constitute a barrier member that extends in height from the substrate. Said separator can fill an upper part of the zone between said adjacent base electrodes.
  • the entire insulating surface filler is made of an insulating material.
  • Said separator may comprise said common electrode.
  • the display device may comprise an encapsulation system deposited above the common electrode.
  • the encapsulation system may comprise a polymer layer and an inorganic layer, preferably an oxide. It may comprise an inorganic layer, preferably an oxide, deposited between the common electrode and the polymer layer. It may comprise a smoothing layer deposited either above said common electrode or above said encapsulation system.
  • Said OLED display device may comprise a color filter system, deposited on the common electrode, or preferably on the encapsulation system, or even more preferably on said smoothing layer.
  • the display device according to the invention may comprise two superimposed OLED stacks, which are then typically separated by a charge generation layer.
  • Another object of the present invention is an electroluminescent display device comprising a plurality of pixels deposited on a substrate, each pixel being formed of one or more elementary emitting zones, each elementary emitting zone comprising a base electrode deposited on said substrate and an OLED stack comprising an electroluminescent layer deposited on said base electrode.
  • Said electroluminescent display device comprises a common electrode deposited above said OLED stack. It is characterized in that:
  • Two neighboring basic electrodes belonging to two adjacent elementary emitting zones are separated by an insulating surface filling element which fills the zone between said neighboring base electrodes and which isolates them electrically from one another,
  • At least the surface of said insulating surface filling member which is in contact with said base electrodes is made of an insulating material
  • a separator is located above said filler element, separates the electroluminescent layers of the OLED stack of two neighboring elementary emitter zones, and fills an upper portion of the zone between said adjacent base electrodes.
  • Said insulating surface filling element typically comprises an insulation layer in contact with the neighboring base electrodes, capable of isolating them electrically from each other; it may comprise other functional layers, such as the common electrode.
  • the separator that extends into the natural space (which typically has the shape of a trench) between two neighboring elementary emitting zones typically comprises the smoothing layer (planarization layer) deposited above the common electrode; if this smoothing layer is absent it can include a void space (ie air).
  • Said common electrode is advantageously deposited by a conformal deposition technique, preferably by ALD or CVD.
  • said filler element overflows with its insulating material on a portion of the surface of said base electrodes.
  • the layers of the OLED stack are deposited by a directive deposition technique, for example by thermal evaporation.
  • an upper electrode deposited between said OLED stack and said common electrode. It can be useful for protecting the OLED stack when depositing the common electrode. It may be absent, and it is the common electrode that performs the function of electrode for each elementary emitting zone, that is to say the cathode function for a standard device di, or anode for a device reverse. In a variant of this embodiment, between two adjacent separators, and delimited by them, extends a charge carrier injection layer, deposited between said OLED stack and said common electrode.
  • This charge carrier injection layer is capable of injecting charge carriers into the OLED stack (electrons in the case of an OLED device of the top-emitting type, or holes in the case of a carrier). OLED device called inverse), and it is able to protect the OLED stack during the deposition of the common electrode.
  • This charge carrier injection layer may in particular be molybdenum oxide or tungsten oxide, with a preferred thickness between 0.5 nm and 5 nm.
  • the display device may comprise an encapsulation system deposited above the common electrode.
  • the encapsulation system may comprise a polymer layer and an inorganic layer, preferably an oxide. It may comprise an inorganic layer, preferably an oxide, deposited between the common electrode and the polymer layer. It may comprise a smoothing layer deposited either above said common electrode or above said encapsulation system.
  • Said OLED display device according to the invention may comprise a color filter system, deposited on the common electrode, or preferably on the encapsulation system, or even more preferably on said smoothing layer.
  • the display device according to the invention may comprise two superimposed OLED stacks, which are then typically separated by a charge generation layer.
  • FIGS 1 to 3 illustrate general, known aspects of OLED devices and displays.
  • Figures 4 to 8 illustrate aspects and embodiments of the invention; they are not intended to limit the scope of the invention.
  • FIG. 1 shows the electrical diagram of an OLED type matrix screen of known type.
  • Figure 2 shows three known examples of subpixel arrangement of different colors to form a pixel capable of displaying the desired color.
  • Figure 3 schematically shows a perpendicular cross section of a pixel in an OLED display according to the state of the art with a white emission OLED and color filters.
  • Figure 3 (a) shows several pixels;
  • Figure 3 (b) shows a single pixel with three subpixels.
  • Figure 3 (c) shows an embodiment of a color pixel without color filters.
  • Figure 4 is a sectional view illustrating a device according to one of the embodiments of the invention.
  • Figure 5 is a sectional view illustrating a structure device according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 6 schematically shows a perpendicular cross-section of a tandem-type device according to the invention:
  • FIG. 6 (b) shows schematically a detail of FIG. 6 (a), namely the stack of layers. organic forming the OLED layer.
  • Figure 6 (c) shows a variant
  • Figure 6 (d) shows schematically the stack of OLED layers above the separator in this variant.
  • Figures 7 and 8 show variants of the devices shown, respectively, in Figures 4 and 5.
  • FIG. 1 schematically shows the circuit of an OLED display 10 of known type which comprises a pixel matrix unit 12 capable of producing an image, and a control unit 36.
  • the OLED diodes 14 and their control circuits 16 are arranged to form pixels in the pixel matrix unit 12, said pixel array having (horizontal) lines and (vertical) columns.
  • Each control circuit 16 of a pixel 12 comprises a plurality of thin-film transistors 18, 20 (typically in Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) or Thin Film Transistor (TFT) technology) and a capacitor 22.
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • TFT Thin Film Transistor
  • the unit control unit 36 controls a control circuit for the lines 30 and a video addressing circuit 32, as well as a power supply circuit 34 for addressing the pixel columns; it provides for the addressing of the pixel circuits 36 and controls the light emission of the OLED diodes 14.
  • the line control circuit is connected to the conductive tracks 38 addressing the scan lines of the pixel matrix. It selects the scan lines 38 according to a signal from the control unit 36, and applies a voltage to turn on the TFTs 18 on the selected scan line 38.
  • the video addressing circuit 32 is connected to conductive tracks 40 addressing the columns of the video signal.
  • the video addressing circuit 32 receives a video signal from the control unit 36 and sends a voltage on the video conductor tracks 40 of the columns according to the conductive tracks of the lines selected by the corresponding control circuit 30. This voltage signal is written into the capacitor 32 through the TFT 18 of the OLED diode 14 of the selected pixel line.
  • the control TFT 20 sends a current corresponding to the voltage recorded at the OLED diode 14, and thus the OLED diode 14 of the selected line 38 emits light.
  • the power supply circuit 34 is connected to the supply conductive tracks 42 of the pixel columns; it feeds the OLED diodes 14 via the conductive tracks 32 and the TFTs 20 of the selected pixel line.
  • This principle of addressing an OLED diode forming a pixel in a pixel array can be applied, in a manner also known as such, to the addressing of an OLED diode forming a subsystem.
  • pixel in a matrix of pixels of a color display device wherein each pixel comprises a plurality of subpixels (most often three or four) of different colors; this will be explained here in relation with FIG. 2.
  • FIG. 2 (a), (b) and (c) show three examples for the geometrical arrangement of these sub-pixels 51, 52, 53, 54 to form a pixel 50 capable of to display the desired color.
  • the sub-pixels are of the colors red 51, blue 52 and green 53, and may comprise, as in FIG. 2 (c), in addition a white sub-pixel 54 for increasing the brightness of the pixel 50.
  • arrangement of Figure 2 (a) is known as "RGB Stripe" is the most common.
  • the arrangement of Figure 2 (b) is known as "RGB quad", and that of Figure 2 (c) under the acronym "RGBW quad".
  • the addressing principle which has just been described in relation with FIGS. 1 and 2 is one of the addressing principles that can be implemented in connection with the present invention.
  • the color can be obtained by controlling the color emitted by the OLED layers forming the sub-pixels or by color filters which modify the white color of the light emitted by the sub-pixels, as will be explained below in relationship with Figure 3.
  • FIG. 3 schematically shows OLED micro-displays according to the state of the art; it illustrates the problem that the present invention seeks to solve.
  • FIG. 3 (a) is shown an overall schematic view of the structure of the device 70: a distinction is made between the substrate 71 (of the CMOS or TFT type, the circuits and addressing components are not shown), the control electrodes 72 , 73.74 sub-pixels separated by a gap-fill element 75, the OLED layer 76 capable of emitting white light, the encapsulation layer 77, the blue color-colored filters 91, red 92 and green 93 forming a pixel 90, the glass slice 78 as a protective cover.
  • the size of the sub-pixels is typically of the order of 3.5 ⁇ m to 5 ⁇ m. Note that in this device according to the state of the art the OLED layer 76 extends over the entire surface of the device.
  • Fig. 3 (b) shows an enlarged view of a device similar to that shown in Fig. 3 (a); this view is limited to a single pixel 90.
  • the sub-pixels are defined, on the one hand, by the electrodes 72, 73, 74 which allow their individual addressing, and by the corresponding color filters 91, 92, 93 which modify the light emitted by the white emission OLED layer 76 which extends over the entire surface of the device.
  • the space between two Neighboring sub-pixel control electrodes 72, 73 may be filled by a filler element 75.
  • Said OLED layer 76 comprises the light-emitting layer 80 itself, which is sandwiched between two charge transport layers 81, 82.
  • the layer 81 comprises a hole injection and transport layer, and the layer 82 an injection and electron transport layer.
  • the layer 82 comprises a hole injection and transport layer, and the layer 81 an injection and electron transport layer.
  • the layers 81 and 82 may respectively comprise a single layer which fulfills both the functions of injection and transport of the respective charges, or several layers, for example a layer for the injection and another for the transport of the respective charges.
  • a common electrode 85 discharges the charges.
  • This device has parasitic currents; this is illustrated in Figure 3 (b). Indeed, if during the ignition of a sub-pixel (for example 73) the main current passes (marked by a thick arrow) directly the OLED layer in the shortest direction (ie vertical relative to the substrate 71) , part of the current propagates along other conduction paths, insofar as these conduction paths have a sufficiently low resistivity. Thus, a parasitic current is observed which propagates in the charge transport layer 81, namely in the plane of the substrate, and which then passes through the OLED layer in the neighboring sub-pixel 72 or 73. This parasitic current is marked by two dotted arrows. It leads to a parasitic light emission in neighboring sub-pixels, which changes the image resolution of the display and decreases the fidelity of its color. The present invention seeks to provide a means for decreasing this parasitic current.
  • FIG. 3 (c) shows another device of known type in which the color of a pixel 90 is not generated, as in the devices of FIGS. 3 (a) and 3 (b), by an emission OLED element white with color filters for each of the three sub-pixels, but by three sub-pixels with 95,96,97 electroluminescent layers that emit directly in red, blue and green.
  • each sub-pixel 95, 96, 97 has its own address electrode 98a, b, c, but the first charge injection and transport layer 83 (for example, holes), and / or the second layer of injection and charge transport (for example of electrons) 84 and the common electrode 99 are common to simplify the device manufacturing.
  • the problem of parasitic currents is the same as that described in connection with the figure 3 (b); the contribution of the injection and hole transport layer 83 is predominant in these parasitic currents.
  • Figure 4 illustrates a sectional view of a device 100 according to a first embodiment of the invention. It comprises a substrate 110 on which are deposited three sub-pixels 121a, 121b, 121c defining a pixel 120. In this example, each sub-pixel represents an elementary emitter zone.
  • the substrate 110 is specially adapted to the device 100, it can be in particular a substrate made of silicon, glass or plastic for a flexible device.
  • the substrate 110 may in particular be a CMOS silicon substrate of known type which comprises the addressing circuits of the pixels 120 and sub-pixels 121; these addressing aspects of the pixels and sub-pixels are not part of the present invention.
  • the elementary emitter zones are formed by several layers, which will be listed here starting with the layer deposited directly on the substrate, which is an electrode 102, for each sub-pixel; these subpixel electrodes 102 are here designated by the signs 102a, 102b, 102c. Above the electrode are deposited OLED electroluminescent layers forming a stack 105, an upper injection layer 106, which is optional, then a common 107 common electrode. Depending on the type of device can be added a planarization layer 108 and color filters 109. More specifically, the planarization layer is particularly advantageous if color filters are used, to avoid optical losses.
  • planarization layer may form the basis for an additional encapsulation system, which may include, for example, an inorganic layer and / or a glass cover.
  • additional encapsulation system which may include, for example, an inorganic layer and / or a glass cover.
  • the need to use color filters depends on the emission color of the OLED layers forming the subpixels, as explained above.
  • two neighboring elementary emitter zone electrodes (for example the electrodes 102a and 102b), whether or not they belong to the same pixel, are separated by a space 111 here called a gap.
  • this natural space 111 is filled by a filling element with an insulating surface 103 called "gap fill".
  • Said insulating surface filling member 103 may slightly overlap the sub-pixel electrode 102 to form a flange 112.
  • not only the surface of the filler element 103 but all its volume is of insulating material . It can be realized by example from a composition based on a photosensitive resin (also called photoresist) or silica.
  • An insulating surface separator 104 is disposed above the insulating surface filling member 103. Its walls can be vertical. It separates the stack of the OLED layers 105 and the upper injection layer 106 from two neighboring subpixels 102. In a particular embodiment not only its surface but all its volume is of insulating material. It can be made from a photoresist; Negative-type photosensitive resins can be used which make it possible to produce rather stiff or even overhanging sidewalls. Inorganic dielectric materials can also be used.
  • the OLED stack 105 is typically deposited by thermal evaporation. This technique forms a deposit in a very directive manner, and thus the OLED stack 105 is deposited fundamentally on the horizontal surfaces only and does not deposit on the vertical walls of the separators.
  • the layers of the OLED stack 105 are therefore interrupted by the separator, in other words: they are non-continuous through the separator, they are pixelated.
  • the pixelized upper injection layer 106 may be replaced by a pixilated upper electrode (i.e. each elemental emission zone has its own upper injection layer or upper electrode layer).
  • This upper electrode layer may be made from a thin metal such as aluminum (Al), silver (Ag) or the like; this layer can also be deposited by thermal evaporation, and in this case it will be deposited on the horizontal surfaces only. It should be noted that in the figures, this upper electrode layer, when it replaces said upper injection layer, corresponds to the layer identified by the reference numeral 106.
  • This common electrode 107 must be deposited by a technique allowing a consistent deposit. It can be carried out by the atomic deposition technique of thin layers (known under the acronym ALD, "Atomic Layer Deposition”) or by chemical vapor deposition (CVD, "Chemical Vapor Deposition”)) of a transparent conductive oxide ( TCO, "Transparent Conductive Oxide”).
  • ALD atomic deposition technique
  • CVD chemical vapor deposition
  • TCO Transparent Conductive Oxide
  • TCOs that may be suitable are ZnO, possibly doped with aluminum (known under the acronym AZO (aluminum-doped zinc oxide)), SnO 2 , tin-doped indium oxide (known under the acronym ITO ("Indium Tin Oxide”)); these TCOs are known to those skilled in the art.
  • this common electrode 107 is connected to an electric potential adapted to turn on the OLED 105 when the corresponding pixel electrode 102 is addressed.
  • this electrode will be (more or less) pixelized by the separators 104, and in this case the common conformal electrode 107 will make the electrical connection between the small blocks of the layer upper injection 106.
  • the side parasitic currents in the OLED 105 are completely blocked.
  • the conforming common electrode 107 in particular deposited by ALD, is a dense and tight thin film which acts as an encapsulation and protects the OLED stack 105 from moisture and oxygen. If a defect occurs for example through a pinhole in the encapsulation, and in particular a defect that generates a black spot, this defect can not extend over a larger area, since the separator 104 and the common electrode 107 isolate each pixel (more or less) hermetically against the diffusion of eg water. Thus, if said defect only affects a sub-pixel it may not even be visible to the user of the device.
  • FIG. 4 retains its advantage in the case where the wall of the separator 104 is not completely vertical and does not completely isolate the neighboring elementary emitter zones: this nevertheless significantly increases the lateral resistance between two stacks. OLED 105 neighbors and decreases the crosstalk phenomenon.
  • the active matrix substrate 110 may be a CMOS (silicon) substrate, comprising CMOS technology transistors, or a glass or plastic type substrate comprising TFT transistors (typically a-Si, poly-Si, metal or organic oxide).
  • CMOS complementary metal oxide
  • TFT transistors typically a-Si, poly-Si, metal or organic oxide
  • the pixel electrode 102 is a layer of aluminum (Al) or any other metal, with a thickness of typically 20 nm to 1000 nm, preferably 100 nm to 300 nm, optionally covered with a thin layer of TiN or Mo0 3 or a transparent oxide driver (abbreviated TCO) or similar.
  • the pixel electrode may be made of TCO, particularly in the embodiment of a display which emits down through a transparent substrate, or in the embodiment of a transparent display which transmits upwards and downwards. the bottom.
  • the one-dimensional display subpixel typically between 1 ⁇ m and 100 ⁇ m, preferably between 2 ⁇ m and 50 ⁇ m, and even more preferably between 2 ⁇ m and 10 ⁇ m.
  • the distance between the sub-pixels is of the order of 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m, and preferably between 0.2 ⁇ m and 1.0 ⁇ m.
  • the filling element 103 can be a photosensitive resin, an epoxy resin, an inorganic dielectric such as SiO 2 , Si 3 N 4 , Al 2 O 3 .
  • the width of the cover (flange 112) on the electrode is between 0 and 0.5 ⁇ m, preferably between 0.05 ⁇ m and 0.25 ⁇ m.
  • the separator 104 may be composed of a photoresist, an epoxy, an inorganic dielectric such as SiO 2 , Si 3 N 4 , Al 2 O 3 etc. Its width is approximately equal to the distance between the pixels.
  • the OLED stack 105 may be a white OLED, single-cell or tandem cell or multi-cell, with a thickness typically between 50 nm and 500 nm, and preferably between 80 nm and 250 nm.
  • the OLED stack 105 may transmit up or down, or transmit on two sides.
  • the deposition of layers of the OLED stack 105 is achieved by a directive method such as thermal evaporation.
  • the upper injection layer 106 (or, where appropriate, the upper electrode) is deposited in the space between two adjacent separators 104. If a top electrode is deposited, it can be made of reflective metal such as aluminum (Al) or silver (Ag), the thickness of which is typically 25 nm to 100 nm for the emission of the bottom, of 1 nm at 15 nm for upper emission or both sides. Deposition can be achieved by a directive method such as thermal evaporation.
  • the common electrode 107 deposited above the upper injection layer 106 or the upper electrode (if one of the latter is present) or above the OLED stack 105 in the opposite case, is typically a transparent conductive oxide such as ZnO, AZO, ITO, SnO 2 or other. It is filed by a highly compliant deposit method such as ALD, PECVD or other. Its thickness is typically between 20 nm and 300 nm.
  • the planarization layer (smoothing layer) 108 is typically an organic material (such as a photoresist or an epoxy resin) deposited from a solution (by spin coating or spray-coating or the like).
  • the color filter 109 is a color filter of the state of the art, made by colored resins for example. It can be made from colored photoresist, or from patterned interference filters, or the like.
  • FIG. 5 A second embodiment of a device according to the invention is illustrated in FIG. 5.
  • the architecture includes most of the components presented in connection with the first embodiment; the figure shows three elementary emitter zones 201a, 201b, 201c which form a pixel 213.
  • the device 200 presented by a sectional view, comprises a substrate 210 and electrodes 202 of sub-pixels separated by a natural space 211 which has the shape of a trench.
  • An insulating layer 223 is disposed in this natural space 211, and more precisely on its walls, with a flange 212 (overlap) on the electrode pixels 202. It acts as an insulating surface filler 203 .
  • the OLED stack forming electroluminescent layers 205 are deposited on the sub-pixel electrode 202 and on said insulating layer 223, then an upper injection layer 206 or an upper electrode (the first one is preferred, but both are optional), a conformal electrode 207, a planarization layer (also called smoothing layer) 208 which is optional and which acts as a separator 204, and color filters 209.
  • an upper injection layer 206 or an upper electrode the first one is preferred, but both are optional
  • a conformal electrode 207 the first one is preferred, but both are optional
  • a planarization layer also called smoothing layer
  • the space natural can remain empty above the common electrode 207, this vacuum acting as a separator 204, or it can be filled by elements of the encapsulation system.
  • This embodiment makes it possible to use the natural space between the subpixel electrodes 202, which have vertical walls, as a separator.
  • the walls of the sub-pixel electrodes 202 are conductive, they must be covered with an insulating layer 223; the latter may slightly cover the edge of the electrode pixel 202, which reduces the risk of short circuits, but increases the complexity of the manufacturing process.
  • Said insulation layer 223 may be a dielectric thin film, for example a layer of alumina, silica or the like, deposited by a conformal deposition process such as ALD, PECVD, or the like.
  • An organic layer may be used, for example a thin layer of photoresist; it can typically be performed by photolithography, leaving a slight return (overlap) as shown in Figure 4 to avoid short circuits on the edge.
  • a thin layer of photoresist it can typically be performed by photolithography, leaving a slight return (overlap) as shown in Figure 4 to avoid short circuits on the edge.
  • the substrate 200, the pixel electrode 202, the OLED stack 205, the optional common electrode 220, the conformal electrode 207, the optional planarization layer 208, the color filter 209 take up the compositions of the first embodiment.
  • a thin layer (not shown in the figure) of a conductive material capable of injecting charge carriers (electrons or holes, depending on the geometry of the OLED device) into a layer organic for OLED.
  • This thin layer protects the surface of the pixel during the etching of the insulating layer 223. Its thickness is between 1 nm and 50 nm, and preferably between 5 nm and 15 nm.
  • Said thin layer may be made of TiN, or, more preferably, a transparent conductive oxide (in particular: tin oxide (SnO 2 ), tin doped indium oxide (ITO), zinc oxide ( ZnO), zinc oxide doped with aluminum (AZO)). If said etching of the insulating layer 223 involves an oxygen plasma, it is preferred that said thin layer is oxide.
  • a thin TiO 2 layer (typically between 5 nm and 20 nm thick) may be deposited by ALD over the entire surface of the substrate. Then a layer of photosensitive polymer of known type (for example TEKR-003PM) is deposited by spin-coating; the thickness may be between 0.5 ⁇ m and 1 ⁇ m for the indicated reference.
  • the active surface of the pixels is then delimited by photolithography; with a small overlap (typically between 0.1 ⁇ m and 0.2 ⁇ m) at the pixel boundary.
  • TiO 2 is then removed by wet etching using HF; this does not attack the TiN layer which thus protects the pixel electrode. This choice of material (Ti0 2 on TiN) is an essential means to successfully implement this embodiment of the invention.
  • the photosensitive polymer layer is then removed to open the spacing between pixels. The remaining part of the TiO 2 layer thus forms the insulating layer 223.
  • the insulating layer 223 it is advantageous to use for the insulating layer 223 another insulating material such as aluminum oxide, silicon oxide, silicon nitride, conformably deposited by ALD or by CVD. Instead of wet etching of this layer, it is possible to use dry etching techniques and in particular reactive dry etching (RIE).
  • RIE reactive dry etching
  • the organic layers are deposited to form the OLED diode, as well as the cathode.
  • the indicated structure is thus obtained, in which the pixels are separated by a trench, and the walls of this trench are insulated by the insulating layer 223.
  • Said trench may optionally extend into the substrate 210, especially if its embodiment involves an etching step.
  • the insulating layer 223 may be a dielectric thin film made of another material, for example Al 2 0 3 , SiO 2 , Si 3 N 4 , or the like, deposited by ALD, PECVD, or the like.
  • the thickness of the layer is typically of the order of 5 nm to 25 nm, modeled by photolithography.
  • the upper electrode which is optional, can be made in the form of a very thin layer of silver or aluminum with a thickness between 4 nm and 10 nm. If it is absent, it is the common electrode 207 which then fills the electrode function for each elementary emitter zone. In this case, between two adjacent separators, and delimited by them, advantageously extends an injection layer 206 of charge carriers of a material capable of injecting charge carriers into the OLED stack; it is possible to use molybdenum oxide or tungsten oxide.
  • the layer may have a thickness typically between 0.5 nm and 5 nm.
  • the present invention applies equally to the case where the elementary emitting zones are pixels or sub-pixels, and in the case where they emit a white or colored light; the presence of color filters 109 is necessary to allow the display of color subpixels if the OLED layers of said sub-pixels all emit white light.
  • the encapsulation system may comprise, in a known manner from US Pat. No. 8,693,396 or US Pat. No. 9,082,999), a trilayer alumina / polymer / alumina complex. Smoothing layer 108 may be deposited on top of the last layer of tri-layer system.
  • the present invention allows, in a variant, to simplify this encapsulation system by using the common conformal electrode 107 as the first layer of trilayer complex. This variant is shown in FIG. 7 (variant of the device of FIG. 4) and in FIG. 8 (variant of FIG.
  • references 220, 211 and 222 denote, respectively, the encapsulation system, the polymer layer. and the oxide layer, the latter being in particular silica or alumina.
  • the smoothing layer 108 is then above the last encapsulation layer, in this case the oxide layer 222.
  • the common conforming electrode 107 acts as a barrier for the ambient atmosphere and protects the underlying layers. It can represent by itself the encapsulation system (knowing that the smoothing layer and possibly the filter colored act as mechanical protection), although this is not the preferred embodiment.
  • FIG. 6 (a) shows such a device 130 which is characterized by the superposition of two OLED stacks 131, 133 which are separated by a charge generating layer 132.
  • the device follows the first embodiment described above. This figure does not include the smoothing layer and the color filters, which are optional, depending on the color emitted by the elementary emitting zones forming the pixels, or the encapsulation layer.
  • Figure 6 (b) shows in greater detail the stacking of the layers forming the OLED stacks.
  • the first 131 and the second 133 OLED stack each comprise its electron injection and transport layer 1311, 1331, which injects electrons into the electroluminescent layer 1312, 1332, and its hole injection and transport layer 1313. , 1333, which injects holes in said electroluminescent layer 1312, 1332.
  • the electron injection and transport layer 1311 of the first OLED stack 131 and the hole injection and transport layer 1333 of the second OLED stack 133 are separated by a charge generation layer 132.
  • the order of the layers can be reversed, and thus the electron injection and transport layer can be below the respective electroluminescent layer and the injection and hole transport layers can be above the respective electroluminescent layer.
  • the electroluminescent layer in an advantageous variant illustrated in FIG. 6 (c), the electroluminescent layer
  • 1313.1333 and / or the electron injection and transport layer 1311, 1331 are deposited over the entire surface of the display, including the area occupied by the insulating surface filling elements and the separator.
  • a stack 141, 143 which is schematically represented in FIG. 6 (d): it is not an "OLED stack" because it does not include the electroluminescent layer and therefore emits no light.
  • a parasitic current would pass through these injection and transport layers, which would contribute to the phenomenon of cross-talk that the present invention aims to eliminate.
  • OLED microdisplays having a matrix of 1280 x 1024 pixels, with 4 subpixels per pixel, were realized in a "quad RGBW" arrangement according to Fig. 2 (c).
  • the pixel size was 9.4 pm x 9.4 pm
  • the subpixel size was 4.7 pm x 4.7 pm.
  • the total size of the micro-display display screen was 12.03 mm x 9.63 mm.
  • a matrix of pixels having 2560 x 2048 subpixels was deposited on a 200 mm active matrix silicon substrate (CMOS technology).
  • the electrode layer 102 of pixels was aluminum with a size of 3.7 pm x 3.7 ⁇ m.
  • a silicon oxide layer was deposited and structured by photolithography to generate the gap-fill. (It is also possible to deposit a photoresist or a crosslinkable polymer, which is then structured). Above the gap-fill is then deposited an organic separator (by depositing and structuring a negative photoresist or another type of crosslinkable varnish).
  • the separator can be manufactured by depositing and structuring an inorganic material (such as Al 2 O 3 or SiO 2 ) using an anisotropic etching).
  • an electron injection layer 106 is deposited in molybdenum oxide with a thickness of between 0.5 and 5 nm by thermal evaporation.
  • a layer of TCO (such as AZO, ZnO or SnO 2 ) is deposited by ALD; this deposit covers the electrical connections of the cathode mentioned above.
  • the thickness is between 25 nm and 300 nm.
  • Thin film encapsulation can be added over the TCO layer, but TCO can also perform the function of an encapsulation layer alone.
  • the color filters and optionally a glass cover or other means to protect the screen of the micro-display is cut to release the micro displays that can be integrated into more complex electronic devices.
  • the invention aims a light-emitting display device 100,200 comprising a plurality of pixels 120,213 deposited on a substrate 110,210, each pixel being formed of one or more elementary emitter zones 121a, b, c; 201 a, b, c, each elementary emitting zone comprising a base electrode 102a, b, c; 202a, b, c deposited on said substrate 110,210 and an OLED stack 105,205 deposited by a directive deposition technique, such as thermal evaporation, said OLED stack comprising an electroluminescent layer deposited on said base electrode 102a, b, c; 202a, b, c, by a directive and non-compliant deposition technique such as thermal evaporation, and said device 100 comprising a common electrode 107,207 deposited above said OLED stack by a compliant deposition technique such as ALD (Atomic Layer Deposition) or CVD (Chemical Vapor Deposition),
  • ALD A
  • Two base electrodes 102a, 102b; 202a, 202b neighbors belonging to two elementary emitting zones 121a, b; 201a, 201b are separated by an insulating surface filler 103, 203 which fills the area 111, 211 between said base electrodes 102a, 102b; 202a, 202b and electrically isolating them from each other,
  • At least the surface of said insulating surface filler 103,203 which is in contact with said base electrodes 102a, 102b; 202a, 202b is made of insulating material;
  • a separator 104,204 is above said filler element 103,203 and separates the electroluminescent layers of the OLED stack 105,205 from two neighboring elementary emitter regions 121a, b; 201a, b;
  • the layers of the OLED stack 105, 205 are interrupted by the separator
  • a transparent conductive layer 106 capable of injecting charge carriers into the OLED stack, deposited between said OLED stack 105 and said common electrode 107, the thickness of said conductive transparent layer preferably being between 0.5 nm and 5 nm.
  • said transparent conductive layer 106 has been deposited by a directive deposition technique, such as thermal evaporation.
  • said conductive transparent layer 106 is preferably a molybdenum oxide or a tungsten oxide.
  • said insulating surface filling element 103 and said separator 104 constitute a barrier element which extends in height from the substrate 110.
  • insulating surface filling element 103 is made of an insulating material.
  • Device (optionally according to any one of variants 1 to 8) characterized in that it comprises an encapsulation system 220 deposited above the common electrode 207.
  • said encapsulation system 220 comprises a polymer layer 221 and an inorganic layer, preferably an oxide 222.
  • Device characterized in that it comprises an inorganic layer, preferably an oxide, deposited between the common electrode 207 and the polymer layer 221.
  • Variant 1 1 of this first embodiment is identical to Variant 1 1 of this first embodiment:
  • Device (optionally according to any one of variants 1 to 10), characterized in that it comprises a smoothing layer 108,208 deposited, either above said common electrode 107,207, or above said encapsulation system 220.
  • Variant 12 of this first embodiment is identical to Variant 12 of this first embodiment:
  • Device (optionally according to any one of variants 1 to 1 1), characterized in that it comprises a color filter system 109,209, deposited on the common electrode 107,207, or preferably on the encapsulation system 220, or even more preferably on said smoothing layer 108,208.
  • Device (optionally according to any one of variants 1 to 12), characterized in that it comprises two superimposed OLED stacks 131, 133.
  • Variant 15 of this first embodiment Device (optionally according to any one of variants 1 to 14), characterized in that said filler element 103,203 overflows with its insulating material on a portion of the surface of said base electrodes 102a, 102b; 202a, 202b.
  • the invention is directed to an electroluminescent display device 200 comprising a plurality of pixels 213 deposited on a substrate 210, each pixel being formed of one or more elementary emitter zones 201 a, b, c, each elementary emitting zone comprising a base electrode 202a, b, c deposited on said substrate 210 and an OLED stack 205 comprising a light-emitting layer deposited on said base electrode 202a, b, c, by a directive and non-compliant deposition technique such that thermal evaporation, and said device 200 comprising a common electrode 207 deposited above said OLED stack by a compliant deposition technique such as ALD (Atomic Layer Deposition) or CVD (Chemical Vapor Deposition), said device being characterized in that :
  • ALD Atomic Layer Deposition
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • Two neighboring base electrodes 202a, 202b belonging to two neighboring elementary emitting zones 201a, 201b are separated by an insulating surface filling element 203 which fills the zone 211 between said neighboring base electrodes 202a, 202b) and electrically isolates one from the other,
  • At least the surface of said insulating surface filler 203 which is in contact with said base electrodes 202a, 202b is made of an insulating material
  • a separator 204 is above said filler element 203 and separates the electroluminescent layers of the OLED stack 205 from two neighboring elementary emitter zones 201a, 201b;
  • said separator 204 fills an upper part of the zone between said neighboring base electrodes 202a, 202b;
  • the layers of the OLED stack 205 are non-continuous through the separator 204 (ie they are interrupted by the separator), whereas the common electrode 207 is continuous through the separator 204 (ie it is continuous over the separator).
  • Device (optionally according to variant 1), characterized in that it comprises an encapsulation system 220 deposited above the common electrode 207.
  • said encapsulation system 220 comprises a polymer layer 221 and an inorganic layer, preferably an oxide 222.
  • Device characterized in that it comprises an inorganic layer, preferably an oxide, deposited between the common electrode 207 and the polymer layer 221.
  • Device (optionally according to any one of variants 1 to 4), characterized in that it comprises a smoothing layer 108,208 deposited, either above said common electrode 107,207, or above said encapsulation system 220.
  • Device (optionally according to any one of variants 1 to 5), characterized in that it comprises a color filter system 209, deposited on the common electrode 207, or preferably on the encapsulation system 220, or more preferably on said smoothing layer 208.
  • Device (optionally according to any one of variants 1 to 6), characterized in that it comprises two superimposed OLED stacks, these two OLED stacks possibly being separated by a charge generation layer.
  • Variant 9 of this second embodiment Device (possibly according to any one of variants 1 to 8), characterized in that between two adjacent separators 204, and delimited by them, extends a transparent conductive layer capable of injecting charge carriers into the OLED stack, deposited between said OLED stack 205 and said common electrode 207, the thickness of said conductive transparent layer preferably being between 0.5 nm and 5 nm.
  • conductive transparent layer has been deposited by a directive deposition technique, such as thermal evaporation.
  • said conductive transparent layer is preferably a molybdenum oxide or a tungsten oxide.
  • Variant 12 of this first embodiment is identical to Variant 12 of this first embodiment:
  • an upper electrode which is optional, can be made in the form of a very thin layer of silver or aluminum with a thickness between 4 nm and 10 nm and deposited by a directive deposition technique, such as thermal evaporation.
  • said upper electrode layer is made from a thin metal such as aluminum (Al), silver (Ag) or other; this layer can also be deposited by thermal evaporation, and in this case it will be deposited on the horizontal surfaces only.

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Abstract

Dispositif d'affichage électroluminescent (100) comprenant une pluralité de pixels (120) déposés sur un substrat (110), chaque pixel étant formé d'une ou plusieurs zones émettrices élémentaires (121a,b,c), chaque zone émettrice élémentaire comportant une électrode de base (102a,b,c) déposée sur ledit substrat (110) et un empilement OLED (105) comprenant une couche électroluminescente déposé sur ladite électrode de base (102a, b, c), et ledit dispositif (100) comprenant une électrode commune (107) déposée au- dessus dudit empilement OLED, ledit dispositif étant caractérisé en ce que : - Deux électrodes de base (102a, 102b) voisines appartenant à deux zones émettrices élémentaires (121 a, b) voisines sont séparées par un élément de remplissage à surface isolante (103) qui remplit la zone (111) entre lesdites électrodes de base (102a, 102b) voisines et qui les isole électriquement l'une de l'autre, - Au moins la surface dudit élément de remplissage à surface isolante (103) qui est contact avec lesdites électrodes de base (102a, 102b) est réalisée en une matière isolante; - Un séparateur (104) se trouve au-dessus dudit élément de remplissage (103) et sépare les couches électroluminescentes de l'empilement OLED (105) de deux zones émettrices élémentaires voisines (121 a, b).

Description

DISPOSITIF ELECTROLUMINESCENT A RESOLUTION ET FIABILITE AMELIOREES Domaine technique de l’invention
L’invention se rattache au domaine des dispositifs et composants optoélectroniques, et plus précisément aux dispositifs électroluminescents de type OLED (Organic Light Emitting Device). Elle concerne plus particulièrement l'amélioration de la fiabilité de la gamme de couleur d’affichage ainsi que de la résolution d’un écran d’affichage de type OLED. Elle concerne aussi bien les dispositifs OLED simples que les dispositifs OLED de type tandem.
Etat de la technique
Les dispositifs électroluminescents organiques (OLED, « Organic Electroluminescent Device ») suscitent un intérêt considérable dans les systèmes d’éclairage à écran plat et les écrans minces. La durée de vie opérationnelle des dispositifs OLED diminue avec l'augmentation de la densité de courant ou de la luminance car le grand nombre de trous et d'électrons traversant la couche organique provoque des réactions secondaires électrochimiques des composés organiques. Une approche particulière pour résoudre ce problème est l'utilisation de deux ou plusieurs diodes OLED superposées (dispositifs dits en « tandem »), qui vise à atteindre une durée de fonctionnement plus longue sous haute luminance. Dans une structure OLED en tandem, plusieurs unités électroluminescentes sont empilées en série à travers des couches d'interconnexion telles qu'une couche conductrice transparente (TCL, « Transparent Conductive Layer ») ou une couche de génération de charge (CGL, « Charge Génération Layer »). De plus, les couches d'injection d'électrons (EIL, « Electron Injection Layer »)) jouent également un rôle important pour réduire la barrière d'injection d'électrons du TCL ou du CGL dans la première unité électroluminescente. Avec une densité de courant identique, comparée à un seul dispositif électroluminescent, les OLED en tandem avec deux unités électroluminescentes superposées peuvent présenter une luminance double. Par conséquent, l'efficacité et la durée de vie opérationnelle des OLED en tandem peuvent être améliorées par rapport à celles des OLED conventionnelles à une seule unité.
Les écrans d’affichage OLED comprennent en général une structure matricielle de pixels individuels, qui est contrôlée par une grille de pistes conductrices verticales et horizontales ; cette structure peut permettre un adressage individuel des pixels. Cela est illustré de manière schématique sur la figure 1 qui sera expliquée ci-dessous. Dans les écrans couleur chaque pixel est subdivisé en sous-pixels de différentes couleurs (typiquement trois ou quatre, dont le rouge, le vert et le bleu) qui coopèrent pour émettre un point lumineux (pixel) de couleur voulue. La figure 3(a) montre une section d’un tel écran. Au-dessus des électrodes des sous-pixels est déposé un empilement OLED qui couvre toute la surface de la matrice et qui (dans cet exemple) émet de la lumière blanche. Les primaires RGB (Red-Green-Blue) ou RGBW (Red-Green-Blue-White) des sous pixels sont dans ce cas générés par des filtres colorés situées au-dessus de l’empilement OLED. Une autre façon de façon de réaliser les couleurs primaires est de structurer les couches OLED en sous-pixel avec des couleurs d’émission différentes. Comme le procédé de structuration des couches OLED est assez complexe et la résolution atteignable assez limitée, on préfère même dans ce cas garder un maximum de couches communes (i.e. des couches couvrant toute la surface de la matrice), en général les couches des transports des porteurs de charges, et de ne structurer que les couches émettrices. Cependant, dans les deux cas précédents, on observe que les pixels ou sous-pixels voisins peuvent interagir, par couplage capacitif ou par des courants parasites passant notamment à travers des couches conductrices communes de l’empilement OLED.
Un exemple pour ce courant parasite est illustré sur la figure 3(b) qui sera expliquée ci- dessous. Cette interaction indésirable entre des pixels voisins est connue de l’homme du métier sous le nom « crosstalk » (diaphonie) ; elle conduit surtout à la modification indésirable des couleurs dans le cas des écrans couleur. Les aspects théoriques du phénomène de crosstalk dans les dispositifs OLED ont été étudiés depuis longtemps (voir par exemple la publication de D. Braun « Crosstalk in passive matrix polymer LED displays » parue en 1998 dans la revue Synthetic Metals 92, p. 107-1 13).
Bien connu dans le cas de dispositifs OLED à diodes simples, le phénomène de crosstalk est exacerbé dans les dispositifs OLED à diodes tandem. Les couches d’interconnexion des structures superposées en tandem présentent une conductivité électrique assez élevée, et on observe des courants parasites dans le plan des couches. Ce problème devient plus perceptible lorsque la taille du sous-pixel diminue. Hormis la correction numérique des conséquences du crosstalk (qui revient à accepter le phénomène de crosstalk et de diminuer son impact sur l’image), on connaît différentes approches pour lutter contre le crosstalk à la source, c’est-à-dire pour diminuer le phénomène physique au niveau du pixel ou sous-pixel.
Pour un dispositif OLED simple, il est connu de séparer chaque pixel pour les isoler les uns des autres pour éviter les problèmes de court-circuit liés à l’humidité dans les couches d’encapsulation. Le document EP 2 927 985 décrit une structure dans laquelle chaque pixel est hermétiquement scellé et isolé de ses pixels voisins. La fabrication d’une telle structure nécessite des étapes de procédé nombreuses et complexes. Il est également connu de délimiter les zones de pixel par des éléments séparateurs supplémentaires, tels que des murs, comme décrit dans le document US 9 419 245. Ces procédés sont complexes et engendrent un surcoût significatif.
Compte tenu de ce qui précède, un objectif de la présente invention est de remédier, au moins partiellement, aux inconvénients de l’art antérieur évoqués ci-dessus, et de proposer une architecture pour dispositif d’affichage OLED qui permet de réduire de manière significative les courants parasites latéraux, même pour des pixels de très petite taille (typiquement inférieure à 5 pm), pour des structure à espace inter-pixel très faible, ou pour des afficheurs à diodes tandem.
Un autre objectif de l’invention est de proposer un procédé qui permet de limiter les courants parasites entre les pixels pour un dispositif électroluminescent miniature.
Objet de l’invention
L’invention s’applique à un dispositif d’affichage électroluminescent comprenant une pluralité de pixels déposés sur un substrat, chaque pixel étant formé d’une ou plusieurs zones émettrices élémentaires, dans lequel chaque zone émettrice élémentaire comporte une électrode de base déposée ledit substrat et une couche électroluminescente déposée sur ladite électrode de base, et ledit dispositif comprenant une électrode commune déposée au-dessus de ladite couche électroluminescente.
Selon une première caractéristique de l’invention, deux électrodes de base voisines appartenant à deux zones émettrices élémentaires voisines sont séparées par un élément de remplissage à surface isolante qui remplit la zone entre lesdites électrodes de base voisines et qui les isole électriquement l’une de l’autre.
Au moins la surface dudit élément de remplissage à surface isolante qui est contact avec lesdites électrodes de base est réalisée en une matière isolante ; l’ensemble dudit élément de remplissage à surface isolante peut être réalisé en matière isolante.
Selon une autre caractéristique de l’invention ledit élément de remplissage déborde avec sa matière isolante sur une partie de la surface desdites électrodes de base. Selon encore une autre caractéristique de l’invention un séparateur se trouve au-dessus dudit élément de remplissage et sépare les couches électroluminescentes de deux zones émettrices élémentaires voisines ; cela élimine les courants de fuite qui se propagent horizontalement au substrat dans les couches électroluminescentes.
Une partie de ladite électrode commune est déposée par une technique de dépôt conforme, de préférence par ALD (Atomic Layer Déposition).
Ainsi, un premier objet de la présente invention est un dispositif d’affichage électroluminescent comprenant une pluralité de pixels déposés sur un substrat, chaque pixel étant formé d’une ou plusieurs zones émettrices élémentaires, chaque zone émettrice élémentaire comportant une électrode de base déposée sur ledit substrat et un empilement OLED comprenant une couche électroluminescente déposé sur ladite électrode de base. Ledit dispositif d’affichage électroluminescent comprend une électrode commune déposée au-dessus dudit empilement OLED. Il est caractérisé en ce que :
- deux électrodes de base voisines appartenant à deux zones émettrices élémentaires voisines sont séparées par un élément de remplissage à surface isolante qui remplit la zone entre lesdites électrodes de base voisines et qui les isole électriquement l’une de l’autre,
- au moins la surface dudit élément de remplissage à surface isolante qui est contact avec lesdites électrodes de base est réalisée en une matière isolante ;
- Un séparateur se trouve au-dessus dudit élément de remplissage et sépare les couches électroluminescentes de l’empilement OLED de deux zones émettrices élémentaires voisines.
Ladite électrode commune est avantageusement déposée par une technique de dépôt conforme, de préférence par ALD (Atomic Layer Déposition) ou CVD (Chemical Vapor Déposition) afin d’obtenir une continuité au travers des séparateurs. Les couches de l’empilement OLED sont avantageusement déposées par une technique de dépôt directive (i.e. non conforme), telle que l’évaporation thermique, afin de pouvoir les séparer par le séparateur.
Avantageusement, ledit élément de remplissage déborde avec sa matière isolante sur une partie de la surface desdites électrodes de base ;
Dans un mode de réalisation, entre deux séparateurs voisins, et délimitée par ces derniers, s’étend une électrode supérieure, déposée entre ledit empilement OLED et ladite électrode commune. Cette électrode supérieure ne présente pas davantage fonctionnel ; au contraire, dans le cas d’un dispositif de type émission vers le haut, elle absorbe de la lumière. Elle peut être utile pour protéger l’empilement OLED lors du dépôt de l’électrode commune.
Dans un mode de réalisation avantageux cette électrode supérieure est absente, et c’est l’électrode commune qui remplit la fonction d’électrode pour chaque zone émettrice élémentaire, c’est-à-dire la fonction de cathode pour un dispositif à émission par le haut, ou d’anode pour un dispositif inverse.
Dans un mode de réalisation, entre deux séparateurs voisins, et délimitée par ces derniers, s’étend une couche d’injection de porteurs de charge, déposée entre ledit empilement OLED et ladite électrode commune. Cette couche d’injection de porteurs de charge est capable d’injecter des porteurs de charge dans l’empilement OLED (des électrons dans le cas d’un dispositif OLED dit standard, ou des trous dans le cas d’un dispositif OLED dit inverse, ces termes « standard » et « inverse » étant définis ci- dessous), et elle est capable de protéger l’empilement OLED lors du dépôt de l’électrode commune. Cette couche d’injection de porteurs de charge peut notamment être en oxyde de molybdène ou en oxyde de tungstène, avec une épaisseur préférée entre 0,5 nm et 5 nm.
Nous rappelons ici que l’homme du métier appelle un dispositif OLED « standard » un dispositif OLED dans lequel l’injection des trous se fait sur la face proche du substrat et l’injection des électrons sur la face opposée au substrat, alors que dans un dispositif dit « inverse » ce sont des électrons que l’on injecte sur la face proche du substrat, et des trous sur la face opposée au substrat.
Dans un autre mode de réalisation ledit élément de remplissage à surface isolante et ledit séparateur constituent un élément de barrière qui s’étend en hauteur à partir du substrat. Ledit séparateur peut remplir une partie supérieure de la zone entre lesdites électrodes de base voisines.
Dans encore un autre mode de réalisation tout l’élément de remplissage à surface isolante est réalisé en un matériau isolant. Ledit séparateur peut comprendre ladite électrode commune.
Ces modes de réalisation peuvent être combinés les uns avec les autres.
Dans tous ces modes de réalisation le dispositif d’affichage peut comprend un système d’encapsulation déposé au-dessus de l’électrode commune. Ledit système d’encapsulation peut comprendre une couche de polymère et une couche inorganique, de préférence un oxyde. Il peut comprendre une couche inorganique, de préférence un oxyde, déposé entre l’électrode commune et la couche de polymère. Il peut comprendre une couche de lissage déposée, soit au-dessus de ladite électrode commune, soit au- dessus dudit système d’encapsulation.
Ledit dispositif d’affichage OLED selon l’invention peut comprendre un système de filtres colorés, déposé sur l’électrode commune, ou de préférence sur le système d’encapsulation, ou encore plus préférentiellement sur ladite couche de lissage.
Le dispositif d’affichage selon l’invention peut comprendre deux empilements OLED superposés, qui sont alors typiquement séparés par une couche de génération de charges.
Un autre objet de la présente invention est un dispositif d’affichage électroluminescent comprenant une pluralité de pixels déposés sur un substrat, chaque pixel étant formé d’une ou plusieurs zones émettrices élémentaires, chaque zone émettrice élémentaire comportant une électrode de base déposée sur ledit substrat et un empilement OLED comprenant une couche électroluminescente déposé sur ladite électrode de base. Ledit dispositif d’affichage électroluminescent comprend une électrode commune déposée au- dessus dudit empilement OLED. Il est caractérisé en ce que :
- Deux électrodes de base voisines appartenant à deux zones émettrices élémentaires voisines sont séparées par un élément de remplissage à surface isolante qui remplit la zone entre lesdites électrodes de base voisines et qui les isole électriquement l’une de l’autre,
- Au moins la surface dudit élément de remplissage à surface isolante qui est contact avec lesdites électrodes de base est réalisée en une matière isolante ;
- Un séparateur se trouve au-dessus dudit élément de remplissage, sépare les couches électroluminescentes de l’empilement OLED de deux zones émettrices élémentaires voisines, et remplit une partie supérieure de la zone entre lesdites électrodes de base voisines.
Ledit élément de remplissage à surface isolante comprend typiquement une couche d’isolation en contact avec les électrodes de base voisines, capable de les isoler électriquement l’une de l’autre ; il peut comprendre d’autres couches fonctionnelles, telles que l’électrode commune. Le séparateur qui s’étend dans l’espace naturel (qui a typiquement la forme d’une tranchée) entre deux zones émettrices élémentaires voisines comprend typiquement la couche de lissage (couche de planarisation) déposée au- dessus de l’électrode commune ; si cette couche de lissage est absente il peut comprendre un espace vide (i.e. de l’air).
Ces modes de réalisation peuvent être combinés les uns avec les autres.
Ladite électrode commune est avantageusement déposée par une technique de dépôt conforme, de préférence par ALD ou CVD. Avantageusement, ledit élément de remplissage déborde avec sa matière isolante sur une partie de la surface desdites électrodes de base. Les couches de l’empilement OLED sont déposées par une technique de dépôt directive, par exemple par évaporation thermique.
Dans un mode de réalisation, entre deux séparateurs voisins, et délimitée par ces derniers, s’étend une électrode supérieure, déposée entre ledit empilement OLED et ladite électrode commune. Elle peut être utile pour protéger l’empilement OLED lors du dépôt de l’électrode commune. Elle peut être absente, et c’est l’électrode commune qui remplit la fonction d’électrode pour chaque zone émettrice élémentaire, c’est-à-dire la fonction de cathode pour un dispositif di standard, ou d’anode pour un dispositif inverse. Dans une variante de ce mode de réalisation, entre deux séparateurs voisins, et délimitée par ces derniers, s’étend une couche d’injection de porteurs de charge, déposée entre ledit empilement OLED et ladite électrode commune. Cette couche d’injection de porteurs de charge est capable d’injecter des porteurs de charge dans l’empilement OLED (des électrons dans le cas d’un dispositif OLED de type émission par le haut, ou des trous dans le cas d’un dispositif OLED dit inverse), et elle est capable de protéger l’empilement OLED lors du dépôt de l’électrode commune. Cette couche d’injection de porteurs de charge peut notamment être en oxyde de molybdène ou en oxyde de tungstène, avec une épaisseur préférée entre 0,5 nm et 5 nm.
Dans tous ces modes de réalisation le dispositif d’affichage peut comprend un système d’encapsulation déposé au-dessus de l’électrode commune. Ledit système d’encapsulation peut comprendre une couche de polymère et une couche inorganique, de préférence un oxyde. Il peut comprendre une couche inorganique, de préférence un oxyde, déposé entre l’électrode commune et la couche de polymère. Il peut comprendre une couche de lissage déposée, soit au-dessus de ladite électrode commune, soit au- dessus dudit système d’encapsulation. Ledit dispositif d’affichage OLED selon l’invention peut comprendre un système de filtres colorés, déposé sur l’électrode commune, ou de préférence sur le système d’encapsulation, ou encore plus préférentiellement sur ladite couche de lissage.
Le dispositif d’affichage selon l’invention peut comprendre deux empilements OLED superposés, qui sont alors typiquement séparés par une couche de génération de charges.
Description des figures
Les figures 1 à 3 illustrent des aspects généraux, connus, des dispositifs et afficheurs OLED. Les figures 4 à 8 illustrent des aspects et modes de réalisation de l’invention ; elles n’ont pas pour vocation de limiter la portée de l’invention.
La figure 1 montre le schéma électrique d’un écran matriciel de type OLED de type connu. La figure 2 montre trois exemples connus de disposition de sous-pixels de couleurs différentes pour former un pixel capable d’afficher la couleur voulue.
La figure 3 montre de manière schématique une coupe transversale perpendiculaire d’un pixel dans un afficheur OLED selon l’état de la technique avec un OLED à émission blanche et des filtres de couleur. La figure 3(a) montre plusieurs pixels ; la figure 3(b) montre un seul pixel avec trois sous-pixels. La figure 3(c) montre un mode de réalisation d’un pixel de couleur sans filtres de couleur.
La figure 4 est une vue en coupe illustrant un dispositif suivant l’un des modes de réalisation de l’invention.
La figure 5 est une vue en coupe illustrant un dispositif structure suivant un autre mode de réalisation de l’invention.
La figure 6 montre de manière schématique une coupe transversale perpendiculaire d’un dispositif de type tandem selon l’invention : la figure 6(b) montre de manière schématique un détail de la figure 6(a), à savoir l’empilement de couches organiques formant la couche OLED. La figure 6(c) montre une variante, la figure 6(d) montre de manière schématique l’empilement des couches OLED au-dessus du séparateur dans cette variante.
Les figures 7 et 8 montent des variantes des dispositifs montrés, respectivement, sur les figures 4 et 5.
Les références numériques suivantes sont utilisées dans la présente description:
Description détaillée
La figure 1 montre de manière schématique le circuit d’un afficheur OLED 10 de type connu qui comprend une unité de matrice de pixels 12 capable de produire une image, et une unité de commande 36. Les diodes OLED 14 et leurs circuits de commande 16 sont disposés de manière à former des pixels dans l’unité de matrice de pixels 12, ladite matrice de pixels comportant des lignes (horizontales) et des colonnes (verticales). Chaque circuit de commande 16 d’un pixel 12 comprend une pluralité de transistors en couche mince 18,20 (typiquement en technologie CMOS (Complementary Métal Oxyde Semiconductor) ou TFT (« Thin Film Transistor »)) et un condensateur 22. L’unité de commande 36 commande un circuit de commande pour les lignes 30 et un circuit d’adressage vidéo 32, ainsi qu’un circuit d’alimentation électrique 34 pour l’adressage des colonnes de pixel ; elle assure l’adressage des circuits de pixel 36 et contrôle l’émission lumineuse des diodes OLED 14. Le circuit de commande des lignes est relié aux pistes conductrices 38 adressant les lignes de balayage de la matrice de pixel. Il sélectionne les lignes de balayage 38 selon un signal en provenance de l’unité de contrôle 36, et applique une tension pour allumer les TFT 18 se trouvant sur la ligne de balayage 38 sélectionnée. Le circuit d’adressage vidéo 32 est relié à des pistes conductrices 40 adressant les colonnes du signal vidéo. Le circuit d’adressage vidéo 32 reçoit un signal vidéo de l’unité de contrôle 36 et envoie une tension sur les pistes conducteurs vidéo 40 des colonnes selon les pistes conductrices des lignes sélectionnées par le du circuit de commande 30 correspondant. Ce signal de tension est inscrit dans le condensateur 32 à travers le TFT 18 de la diode OLED 14 de la ligne de pixel sélectionnée. Le TFT 20 de commande envoie un courant correspondant à la tension enregistrée à la diode OLED 14, et de ce fait la diode OLED 14 de la ligne sélectionnée 38 émet de la lumière.
Le circuit d’alimentation électrique 34 est relié aux pistes conductrices d’alimentation 42 des colonnes de pixel ; il alimente les diodes OLED 14 par l’intermédiaire des pistes conductrices 32 et des TFT 20 de la ligne de pixels sélectionnée. Ce principe d’adressage d’une diode OLED formant un pixel dans une matrice de pixels, connu en tant que tel, peut être appliqué, de manière également connue en tant que telle, à l’adressage d’une diode OLED formant un sous-pixel dans une matrice de pixels d’un dispositif d’affichage à couleurs, dans lequel chaque pixel comprend une pluralité de sous-pixels (le plus souvent trois ou quatre) de couleurs différentes ; cela sera expliqué ici en relation avec la figure 2. Les figures 2(a), (b) et (c) montrent trois exemples pour la disposition géométrique de ces sous-pixels 51 ,52,53,54 pour former un pixel 50 capable d’afficher la couleur voulue. Sur ces figures les sous-pixels sont de couleurs rouge 51 , bleue 52 et verte 53, et peuvent comprendre, comme sur la figure 2(c), en plus un sous- pixel blanc 54 pour augmenter la lumoinosité du pixel 50. L’arrangement de la figure 2(a) est connue sous le sigle « RGB Stripe », c’est le plus répandu. L’arrangement de la figure 2(b) est connu sous le sigle « RGB quad », et celui de la figure 2(c) sous le sigle « RGBW quad ».
Le principe d’adressage qui vient d‘être décrit en relation avec les figures 1 et 2 est l’un des principes d’adressage qui peuvent être mis en œuvre en relation avec la présente invention. La couleur peut être obtenue par le contrôle de la couleur émise par les couches OLED formant les sous-pixels ou par des filtres de couleurs qui modifient la couleur blanche de la lumière émise par les sous-pixels, comme cela sera expliqué ci- dessous en relation avec la figure 3.
La figure 3 montre de manière schématique des microafficheurs OLED selon l’état de la technique ; elle illustre le problème que la présente invention cherche à résoudre. Sur la figure 3(a) est montré une vue schématique globale de la structure du dispositif 70 : on distingue le substrat 71 (de type CMOS ou TFT, les circuits et composants d’adressage ne sont pas montrés), les électrodes de commande 72,73,74 des sous-pixels séparés par un élément de remplissage (« gap-fill ») 75, la couche OLED 76 apte à émettre une lumière blanche, la couche d’encapsulation 77, les filtres colorés de couleur bleue 91 , rouge 92 et verte 93 formant un pixel 90, la tranche de verre 78 comme couverture protectrice. La taille des sous-pixels est typiquement de l’ordre de 3,5 pm à 5 pm. On note que dans ce dispositif selon l’état de la technique la couche OLED 76 s’étend sur toute la surface du dispositif.
La figure 3(b) montre une vue agrandie d’un dispositif similaire à celui représenté sur la figure 3(a) ; cette vue se limite à un seul pixel 90. Les sous-pixels sont définis, d’une part, par les électrodes 72,73,74 qui permettent leur adressage individuel, et par les filtres colorés correspondants 91 ,92,93 qui modifient la lumière émise par la couche OLED 76 à émission blanche qui s’étend sur toute la surface du dispositif. L’espace entre deux électrodes de commande de sous-pixel voisines 72,73 peut être rempli par un élément de remplissage 75. Ladite couche OLED 76 comprend la couche électroluminescente 80 proprement dite, qui est prise en sandwich entre deux couches de transport de charge 81 , 82. Plus précisément, dans un dispositif typique, la couche 81 comprend une couche d’injection et de transport de trous, et la couche 82 une couche d’injection et de transport d’électrons. Mais il est aussi possible d’utiliser un empilement dit « inverse », dans ce cas la couche 82 comprend une couche d’injection et de transport de trous, et la couche 81 une couche d’injection et de transport d’électrons. Les couches 81 et 82 peuvent comprendre respectivement une seule couche qui remplit à la fois les deux fonctions l’injection et transport des charges respectives, ou plusieurs couches, par exemple une couche pour l’injection et une autre pour le transport des charges respectives. Une électrode commune 85 évacue les charges.
Ce dispositif selon l’état de la technique présente des courants parasites ; cela est illustré sur la figure 3(b). En effet, si lors de l’allumage d’un sous-pixel (par exemple 73) le courant principal traverse (marqué par une flèche épaisse) directement la couche OLED dans le sens le plus court (i.e. vertical par rapport au substrat 71), une partie du courant se propage selon d’autres chemins de conduction, dans la mesure où ces chemins de conduction présentent une résistivité suffisamment faible. Ainsi on observe un courant parasite qui se propage dans la couche de transport de charges 81 , à savoir dans le plan du substrat, et qui ensuite traverse la couche OLED dans le sous-pixel voisin 72 ou 73. Ce courant parasite est marqué par deux flèches pointillées. Il conduit à une émission lumineuse parasite dans les sous-pixels voisins, qui modifie la résolution d’image de l’afficheur et diminue la fidélité de sa couleur. La présente invention cherche à fournir un moyen pour diminuer ce courant parasite.
La figure 3(c) montre un autre dispositif de type connu dans lequel la couleur d’un pixel 90 n’est pas générée, comme dans les dispositifs des figures 3(a) et 3(b), par un élément OLED à émission blanche assorti à des filtres de couleur pour chacun des trois sous- pixels, mais par des trois sous-pixels dotés de couches électroluminescentes 95,96,97 qui émettent directement en rouge, bleu et vert. Dans ce mode de réalisation, chaque sous- pixels 95,96,97 dispose de sa propre électrode d’adressage 98a, b, c, mais la première couche d’injection et de transport de charges 83 (par exemple des trous), et/ou la deuxième couche d’injection et de transport de charges (par exemple d’électrons) 84 et l’électrode commune 99 sont communes pour simplifier la fabrication dispositif. Le problème des courants parasites est le même que celui décrit en relation avec la figure 3(b) ; la contribution de la couche d’injection et de transport de trous 83 est prépondérante dans ces courants parasites.
La figure 4 illustre une vue en coupe d’un dispositif 100 selon un premier mode de réalisation de l’invention. Il comprend un substrat 110 sur lequel sont déposés trois sous- pixels 121 a, 121 b, 121c définissant un pixel 120. Dans cet exemple chaque sous-pixel représente une zone émettrice élémentaire.
Le substrat 110 est spécialement adapté au dispositif 100, il peut s’agir notamment d’un substrat en silicium, en verre ou en matière plastique pour un dispositif flexible. Le substrat 110 peut notamment être un substrat silicium CMOS de type connu qui comprend les circuits d’adressage des pixels 120 et sous-pixels 121 ; ces aspects d’adressage des pixels et sous-pixels ne font pas partie de la présente invention.
Les zones émettrices élémentaires (sous-pixels) sont formées par plusieurs couches, qui seront énumérées ici en commençant par la couche déposée directement sur le substrat, qui est une électrode 102, pour chaque sous-pixel ; ces électrodes 102 de sous-pixels sont désignés ici par les signes 102a,102b, 102c. Au-dessus de l’électrode sont déposées les couches électroluminescentes OLED formant un empilement 105, une couche d’injection supérieure 106, qui est optionnelle, puis une électrode conforme 107 commune. Selon le type de dispositif on peut ajouter une couche de planarisation 108 et des filtres colorés 109. Plus précisément, la couche de planarisation est particulièrement avantageuse si des filtres colorés sont utilisés, pour éviter des pertes optiques. Même en l’absence de filtres optiques la couche de planarisation peut former la base pour un système d’encapsulation supplémentaire, qui peut comprendre par exemple une couche inorganique et/ou un capot en verre. La nécessite d’utiliser des filtres de couleur dépend de la couleur d’émission des couches OLED formant les sous-pixels, comme cela a été expliqué ci-dessus.
Deux électrodes de zone émettrice élémentaires (sous-pixels) voisines (par exemple les électrodes 102a et 102b), qu’elles appartiennent ou non au même pixel, sont séparés par un espace 111 dit ici espace naturel (en anglais « gap »). Selon une caractéristique essentielle de l’invention cet espace naturel 111 est rempli par un élément de remplissage à surface isolante 103 dit « gap fill ». Ledit élément de remplissage à surface isolante 103 peut chevaucher légèrement l’électrode de sous-pixel 102 pour former un rebord 112. Dans un mode de réalisation particulier non seulement la surface de l’élément de remplissage 103 mais tout son volume est en matière isolante. Il peut être réalisé par exemple à partir d’une composition à base d’une résine photosensible (appelée aussi photorésist) ou de silice.
Un séparateur à surface isolante 104 est disposé au-dessus de l’élément de remplissage 103 à surface isolante. Ses parois peuvent être verticales. Il sépare l’empilement des couches OLED 105 et la couche d’injection supérieure 106 de deux sous-pixels 102 voisins. Dans un mode de réalisation particulier non seulement sa surface mais tout son volume est en matière isolante. Il peut être fabriqué à partir d'une résine photosensible ; on peut utiliser des résines photosensibles de type négatif qui permettent de produire des parois latérales assez raides ou même en surplomb. Des matériaux diélectriques inorganiques peuvent aussi être utilisés.
L’empilement OLED 105 est typiquement déposé par évaporation thermique. Cette technique forme un dépôt de manière très directive, et ainsi l’empilement OLED 105 se dépose fondamentalement sur les surfaces horizontales uniquement et ne se dépose pas sur les parois verticales des séparateurs. Les couches de l’empilement OLED 105 sont donc interrompues par le séparateur, autrement dit : elles sont non-continues au travers du séparateur, elles sont pixelisées.
La couche d’injection supérieure 106 pixelisée peut être remplacée par une électrode supérieure pixélisée (i.e. chaque zone d’émission élémentaire a sa propre couche d’injection supérieure ou couche électrode supérieure). Cette couche d’électrode supérieure peut être réalisée à partir d'un métal mince tel que de l’aluminium (Al), de l’argent (Ag) ou autre ; cette couche peut être déposée elle aussi par évaporation thermique, et dans ce cas elle se déposera sur les surface horizontales seulement. On note que sur les figures, cette couche d’électrode supérieure, lorsqu’elle remplace ladite couche d’injection supérieure, correspond à la couche identifiée par le repère numérique 106.
Pour connecter la couche d’injection supérieure 106 ou l'électrode supérieure, ou la dernière couche de l'empilement OLED 105 dans le cas où aucune couche d’injection supérieure et aucune électrode pixelisée n’est déposée, de l'ensemble des pixels, il y a nécessité d’une électrode supplémentaire commune 107 qui ne soit donc pas coupée par les séparateurs 104. Cette électrode commune 107 doit être déposée par une technique permettant un dépôt conforme. Elle peut être réalisée par la technique de dépôt atomique de couches minces (connue sous le sigle ALD, « Atomic Layer Déposition ») ou par dépôt chimique en phase vapeur (CVD, « Chemical Vapor Déposition »)) d'un oxyde conducteur transparent (TCO, « Transparent Conductive Oxyde »). Parmi les TCO qui peuvent convenir on cite le ZnO, possiblement dopé à l’aluminium (connu sous le sigle AZO (aluminium-doped zinc oxyde)), le Sn02, l’oxyde d’indium dopé à l’étain (connu sous le sigle ITO (« Indium Tin Oxyde »)) ; ces TCO sont connus de l’homme du métier. En périphérie (non représenté sur la figure), cette électrode commune 107 est connectée à un potentiel électrique adapté pour allumer l'OLED 105 lorsque l'électrode de pixel 102 correspondante est adressée. Si on a déposé une électrode supérieure 106 par évaporation d’un métal, cette électrode sera (plus ou moins) pixelisée par les séparateurs 104, et dans ce cas l’électrode conforme commune 107 fera le lien électrique entre les petits pavés de la couche d’injection supérieure 106.
Dans ce mode de réalisation du dispositif 101 selon l’invention, les courants parasites latéraux dans l'OLED 105 sont complètement bloqués. Un autre avantage de cette architecture est que l'électrode commune conforme 107, notamment déposée par ALD, est un film mince dense et étanche qui agit comme une encapsulation et protège l’empilement OLED 105 de l'humidité et de l'oxygène. Si un défaut se produit par exemple à travers un trou d'épingle (« pinhole » en anglais) dans l'encapsulation, et notamment un défaut qui engendre une tache noire, ce défaut ne peut pas s'étendre sur une plus grande surface, puisque le séparateur 104 et l'électrode commune 107 isolent chaque pixel (plus ou moins) hermétiquement contre la diffusion par exemple de l’eau. Ainsi, si ledit défaut ne touche qu’un sous-pixel il ne sera peut-être même pas visible par l’utilisateur du dispositif.
Le mode de réalisation de la figure 4 garde son avantage dans le cas où la paroi du séparateur 104 n’est pas complètement verticale et n’isole pas complètement les zones émettrices élémentaires voisine : cela augmente tout de même significativement la résistance latérale entre deux empilements OLED 105 voisins et diminue le phénomène de crosstalk.
Nous décrivons ici de manière plus précise les différentes couches qui forment un dispositif selon ce premier mode de réalisation ; cette description ne représente qu’un exemple et ne limite pas la portée de l’invention.
De manière connue le substrat 110 à matrice active peut être un substrat CMOS (silicium), comprenant des transistors en technologie CMOS, ou un substrat de type verre ou plastique comprenant des transistors de type TFT (typiquement en a-Si, poly-Si, oxyde métallique ou organique).
L’électrode de pixel 102 est une couche d’aluminium (Al) ou tout autre métal, d’une épaisseur typique de 20 nm à 1 000 nm, de préférence de 100 nm à 300 nm, éventuellement recouverte d'une fine couche de TiN ou Mo03 ou d’un oxyde transparent conducteur (abrégé TCO) ou similaire. L’électrode de pixel peut être réalisée en TCO, notamment dans le mode de réalisation d’un afficheur qui émet vers le bas à travers un substrat transparent, ou dans le mode de réalisation d’un afficheur transparent qui émet vers le haut et vers le bas.
Le sous-pixel d’affichage à une dimension comprise typiquement entre 1 pm et 100 pm, de préférence entre 2 pm et 50 pm, et encore plus préférentiellement entre 2 pm et 10 pm. La distance entre les sous-pixels est de l’ordre de 0,1 pm à 10 pm, et de préférence entre 0,2 pm et 1 ,0 pm.
L’élément de remplissage 103 (« Gap-fill ») peut être une résine photosensible, une résine époxy, un diélectrique inorganique comme Si02, Si3N4, Al203. La largeur du recouvrement (rebord 112) sur l’électrode est comprise entre 0 et 0,5 pm, de préférence entre 0,05 pm et 0,25 pm.
Le séparateur 104 peut être composé d’une résine photosensible, d’un époxy, d’un diélectrique inorganique comme Si02, Si3N4, Al203 etc. Sa largeur est à peu près égale à la distance entre les pixels.
L’empilement OLED 105 peut être un OLED blanc, à cellule unique ou à cellule tandem ou à cellule multiple, d’une épaisseur typiquement comprise entre 50 nm et 500 nm, et de préférence entre 80 nm et 250 nm. L’empilement OLED 105 peut émettre en haut ou en bas, ou émettre sur deux faces. Le dépôt de couches de l’empilement OLED 105 est réalisé par une méthode directive comme par exemple évaporation thermique.
La couche d’injection supérieure 106 (ou, le cas échéant, l’électrode supérieure) est déposée dans l’espace entre deux séparateurs 104 voisins. Si une électrode supérieure est déposée, elle peut être réalisée en métal réfléchissant comme l’aluminium (Al) ou l’argent (Ag), dont l’épaisseur est typiquement de 25 nm à 100 nm pour l'émission du fond, de 1 nm à 15 nm pour l'émission supérieure ou les deux côtés. Le dépôt peut être réalisé par une méthode directive comme par exemple l’évaporation thermique.
L’électrode commune 107, déposée au-dessus de la couche d’injection supérieure 106 ou de l’électrode supérieure (si l’une de ces dernières est présente) ou au-dessus de l’empilement OLED 105 dans le cas contraire, est typiquement un oxyde conducteur transparent comme par exemple ZnO, AZO, ITO, Sn02 ou autre. Elle est déposée par une méthode de dépôt hautement conforme comme ALD, PECVD ou autre. Son épaisseur est typiquement comprise entre 20 nm et 300 nm.
La couche de planarisation (couche de lissage) 108 est typiquement une matière organique (telle qu’une résine photosensible ou une résine époxy) déposée à partir d’une solution (par spin coating ou spray-coating ou similaire). Le filtre de couleur 109 est un filtre de couleur de l’état de l’art, réalisé par des résines colorées par exemple. Il peut être fait à partir de résine photosensible colorée, ou à partir de filtres d'interférence à motifs, ou similaire.
Un deuxième mode de réalisation d’un dispositif selon l’invention est illustré sur la figure 5. L’architecture reprend la plupart des composants présentés en relation avec le premier mode de réalisation ; la figure montre trois zones émettrices élémentaires 201 a, 201 b, 201c qui forment un pixel 213. Le dispositif 200, présenté par une vue en coupe, comprend un substrat 210 et des électrodes 202 de sous-pixels séparées par un espace naturel 211 qui a la forme d’une tranchée. Une couche d’isolation 223 est disposée dans cet espace naturel 211 , et plus précisément sur ses parois, avec un rebord 212 (chevauchement) sur les pixels d’électrode 202. Elle joue le rôle de d’élément de remplissage à surface isolante 203.
Les couches électroluminescentes 205 OLED formant un empilement sont déposées sur l’électrode de sous-pixels 202 et sur ladite couche d’isolation 223, puis une couche d’injection supérieure 206 ou une électrode supérieure (la première est préférée, mais les deux sont optionnelles), une électrode conforme 207, une couche de planarisation (appelée aussi couche de lissage) 208 qui est optionnelle et qui joue le rôle de séparateur 204, et des filtres colorés 209. En l’absence de couche de lissage 208 l’espace naturel peut rester vide au-dessus de l’électrode commune 207, ce vide jouant le rôle de séparateur 204, ou il peut être rempli par des éléments du système d’encapsulation.
Ce mode de réalisation permet d'utiliser l'espace naturel entre les électrodes de sous- pixels 202, qui ont des parois verticales, comme séparateur. Comme les parois des électrodes de sous-pixels 202 sont conductrices, elles doivent être recouvertes d'une couche d'isolation 223 ; cette dernière peut recouvrir légèrement le bord du pixel d’électrode 202, ce qui diminue le risque de courts-circuits, mais augmente la complexité du procédé de fabrication. Ladite couche d'isolation 223 peut être une couche mince diélectrique, par exemple une couche d’alumine, de silice ou similaire, déposée par un procédé de dépôt conforme comme un ALD, PECVD, ou similaire. On peut utiliser une couche organique, par exemple une fine couche de résine photosensible ; elle peut typiquement être réalisée par photolithographie, en laissant un léger retour (chevauchement) comme indiqué sur la figure 4 afin d'éviter les courts-circuits sur le bord. Nous décrivons ici de manière plus précise les différentes couches qui forment un dispositif selon ce deuxième mode de réalisation ; cette description ne représente qu’un exemple et ne limite pas la portée de l’invention.
Le substrat 200, l’électrode de pixel 202, l’empilement OLED 205, l’électrode commune 220 optionnelle, l’électrode conforme 207, la couche de planarisation 208 optionnelle, le filtre couleur 209 reprennent les compositions du premier mode de réalisation.
On dépose au-dessus de l’électrode de pixel 202 une fine couche (non montrée sur la figure) d’un matériau conducteur capable d’injecter des porteurs de charge (électrons ou trous, selon la géométrie du dispositif OLED) dans une couche organique pour OLED. Cette fine couche protège la surface du pixel lors de la gravure de la couche isolante 223. Son épaisseur est comprise entre 1 nm et 50 nm, et de préférence entre 5 nm et 15 nm. Ladite fine couche peut être en TiN, ou encore, et de manière préférée, en un oxyde transparent conducteur (notamment : oxyde d’étain (Sn02), oxyde d’indium dopé à l’étain (ITO), oxyde de zinc (ZnO), oxyde de zinc dopé à l’aluminium (AZO)). Si ladite gravure de la couche isolante 223 fait intervenir un plasma à l’oxygène, on préfère que ladite fine couche soit en oxyde.
Pour réaliser la couche d’isolant 223, une fine couche de Ti02 (épaisseur typiquement comprise entre 5 nm et 20 nm) peut être déposée par ALD sur toute la surface du substrat. Ensuite on dépose une couche de polymère photosensible de type connu (par exemple TEKR-003PM) par spin-coating ; l’épaisseur peut être comprise entre 0,5 pm et 1 pm pour la référence indiquée. On délimite ensuite la surface active des pixels par photolithographie ; avec un petit recouvrement (typiquement entre 0,1 pm et 0,2 pm) à la frontière des pixels. Ensuite on enlève le Ti02 par gravure humide en utilisant du HF ; cela n’attaque pas la couche de TiN qui protège ainsi l’électrode de pixel. Ce choix de matériau (Ti02 sur TiN) est un moyen essentiel pour réussir la mise en oeuvre de ce mode de réalisation de l’invention. On enlève ensuite la couche de polymère photosensible pour ouvrir l’espacement entre pixels. La partie restante de la couche Ti02 forme ainsi la couche d’isolant 223.
Dans un autre mode de réalisation, on peut avantageusement utliser pour la couche isolante 223 un autre matériau isolant comme l’oxyde d’aluminium, l’oxyde de silicium, le nitrure de silicium, déposé de manière conforme par ALD ou par CVD. Au lieu d’une gravure humide de cette couche, on peut utiliser des techniques gravure sèche et notamment une gravure sèche réactive (RIE).
Ensuite, on dépose les couches organiques pour former la diode OLED, ainsi que la cathode. On obtient ainsi la structure indiquée, dans laquelle les pixels sont séparés par une tranchée, et les parois de cette tranchée sont isolées par la couche isolante 223. Ladite tranchée peut éventuellement d’étendre dans le substrat 210, notamment si sa réalisation implique une étape de gravure.
Autre que en Ti02, la couche d'isolation 223 peut être une couche mince diélectrique fait d’un autre matériau, par exemple en Al203, de Si02, de Si3N4, ou similaire, déposée par ALD, PECVD, ou similaire. L’épaisseur de la couche est typiquement de l’ordre de 5 nm à 25 nm, modelée par photolithographie.
L’électrode supérieure, qui est optionnelle, peut être réalisée sous forme d’une très fine couche d’argent ou d’aluminium d’une épaisseur entre 4 nm et 10 nm. Si elle est absente, c’est l’électrode commune 207 qui remplit alors la fonction d'électrode pour chaque zone émettrice élémentaire. Dans ce cas, entre deux séparateurs voisins, et délimitée par ces derniers, s’étend avantageusement une couche d’injection 206 de porteurs de charge en un matériau capable d'injecter des porteurs de charge dans l’empilement OLED ; on peut utiliser de l’oxyde de molybdène ou de l’oxyde de tungstène. La couche peut avoir une épaisseur typiquement comprise entre 0,5 nm et 5 nm.
La présente invention s’applique indifféremment au cas où les zones émettrices élémentaires sont des pixels ou des sous-pixels, et au cas où elles émettent une lumière blanche ou de couleur ; la présence de filtres colorés 109 est nécessaire pour permettre l’affichage de sous-pixels en couleur si les couches OLED desdits sous-pixels émettent tous de la lumière blanche.
Il convient de noter que dans un souci de simplification ni la figure 4 ni la figure 5 ne montrent le système d’encapsulation du dispositif. Le système d’encapsulation peut comprendre, de manière connue des document US 8,693,396 ou US 9,082,999) un complexe tricouche alumine / polymère / alumine. La couche de lissage 108 peut etre déposée au-dessus de la dernière couche de système tri-couche. La présente invention permet, dans une variante, de simplifier ce système d’encapsulation en utilisant l’électrode conforme commune 107 comme la première couche de complexe tricouche. Cette variante est montrée sur la figure 7 (variante du dispositif de la figure 4) et sur la figure 8 (variante de la figure 5), où les repères 220,221 et 222 désignent, respectivement, le système d’encapsulation, la couche de polymère et la couche d’oxyde, cette dernière pouvant être en particulier la silice ou l’alumine. La couche de lissage 108 se trouve alors au-dessus de la dernière couche d'encapsulation, en l’occurrence la couche d’oxyde 222. On note que l’électrode conforme commune 107 agit comme barrière pour l’atmosphère ambiante et protège les couches sous-jacentes. Elle peut représenter à elle seule le système d’encapsulation (sachant que la couche de lissage et éventuellement le filtre coloré agissent comme protection mécanique), même si cela n’est pas le mode de réalisation préféré.
Nous décrivons ici en relation avec la figure 6 un troisième mode de réalisation de l’invention, avec une structure du dispositif OLED de type tandem. La figure 6(a) montre un tel dispositif 130 qui se caractérise par la superposition de deux empilements OLED 131 , 133 qui sont séparées par une couche de génération de charges 132. Pour la structure de l’élément de remplissage à surface isolante 103 et le séparateur à surface isolante 104 le dispositif suit le premier mode de réalisation décrit ci-dessus. Sur cette figure ne figurent pas la couche de lissage et les filtres de couleur, qui sont optionnelles, en fonction de la couleur émise par les zones émettrices élémentaires formant les pixels, ni la couche d’encapsulation.
La figure 6(b) montre en plus grand détail l’empilement des couches formant les empilements OLED. Le premier 131 et le deuxième 133 empilement OLED comprennent chacun sa couche d’injection et de transport d’électrons 1311 ,1331 , qui injecte des électrons dans la couche électroluminescente 1312, 1332, et sa couche d’injection et de transport de trous 1313, 1333, qui injecte des trous dans ladite couche électroluminescente 1312,1332. La couche d’injection et de transport d’électrons 1311 du premier empilement OLED 131 et la couche d’injection et de transport de trous 1333 du deuxième empilement OLED 133 sont séparées par une couche de génération de charges 132. Dans une variante (non illustrée sur les figures) l’ordre des couches peut être inversé, et ainsi la couche d’injection et de transport d’électrons peut se trouver en dessous de la couche électroluminescente respective et la couches d’injection et de transport de trous au-dessus de la couche électroluminescente respective.
Dans une variante avantageuse illustrée sur la figure 6(c) la couche électroluminescente
1312.1332 (montrée sur la figure 6(b) uniquement) est structurée, c’est-à-dire elle est déposée uniquement sur les zones émettrices élémentaires à l’exclusion des zones occupées par les éléments de remplissage à surface isolante et du séparateur. Un tel dépôt structuré peut être obtenu à l’aide d’un pochoir ; c’est une technique connue en tant que telle. Dans cette variante, seules la couche d’injection et de transport de trous
1313.1333 et/ou la couche d’injection et de transport d’électrons 1311 ,1331 sont déposées sur toute la surface de l’afficheur, y compris sur la zone occupée par les éléments de remplissage à surface isolante et le séparateur. Dans cette zone on obtient un empilement 141 ,143 qui est schématiquement représenté sur la figure 6(d) : ce n’est pas un « empilement OLED » car il ne comprend pas la couche électroluminescente et n’émet donc pas de lumière. Cependant, sans la présence de l’élément séparateur à surface isolante, un courant parasite passerait à travers ces couches d’injection et de transport, qui contribuerait au phénomène de cross-talk que la présente invention vise à éliminer. Il serait en principe possible de déposer également la couche d’injection et de transport de trous 1313,1333 et la couche d’injection et de transport d’électrons 1311 ,1331 en utilisant la technique du pochoir, mais cela augmente le temps du process, risque de diminuer le rendement industriel, et engendrerait ainsi un surcoût inacceptable.
Exemples
L’invention est illustrée ci-dessous par des exemples qui cependant n’en limitent pas la portée. Ces exemples portent sur deux modes de réalisation et sur les matériaux usités pour réaliser les structures correspondantes des différents modes de réalisation.
On a réalisé des micro-afficheurs OLED présentant une matrice de 1280 x 1024 pixels, avec 4 sous-pixels par pixel, dans un arrangement de type « RGBW quad » selon la figure 2(c). La taille des pixels était de 9,4 pm x 9,4 pm, la taille des sous-pixels de 4,7 pm x 4,7 pm. On a utilisé des pixels blancs, colorés par des filtres de couleur. La dimension totale de l’écran d’affichage du micro-afficheur « était de 12,03 mm x 9,63 mm.
On a déposé sur un substrat 110 silicium de diamètre 200 mm à matrice active (technologie CMOS) les circuits pour la matrice de pixels comportant 2560 x 2048 sous- pixels. La couche d’électrode 102 de pixels était en aluminium, avec une dimension de 3,7 pm x 3,7 pm. Une couche d’oxyde de silicium a été déposée et structurée par photolithographie pour générer le gap-fill. (On peut également déposer un vernis photorésist ou un polymère réticulable, qui est ensuite structuré). Au-dessus du gap-fill on dépose ensuite un séparateur organique (en déposant et structurant un photorésist négatif ou un autre type de vernis réticulable). Alternativement on peut fabriquer le séparateur par le dépôt et la structuration d’un matériau inorganique (tel que Al203 ou Si02) en utilisant une gravure anisotrope).
Sur cet ensemble est déposé un empilement de couches OLED (lumière blanche) par évaporation thermique à travers des masques (pour limiter le dépôt à la surface des pixels individuels), avec les particularités suivantes :
- Au lieu d’une cathode standard, de type métal semi-transparent, on dépose une couche d’injection d’électrons 106 en oxyde de molybdène d’une épaisseur compris entre 0.5 et 5nm par évaporation thermique.
- Au-dessus de la couche de Mo03, on dépose une couche de TCO (telle que AZO, ZnO ou Sn02) par ALD ; ce dépôt couvre les connexions électriques de la cathode mentionnés ci-dessus. L’épaisseur est comprise entre 25 nm et 300 nm. On peut ajouter une encapsulation en couches minces au-dessus de la couche de TCO, mais cette dernière peut également remplir seule la fonction d’une couche d’encapsulation. Au-dessus de cet ensemble on dépose (de préférence sur une couche de lissage déposée au-dessus du système d’encapsulation) les filtres colorés et éventuellement une couverture en verre ou d’autres moyens pour protéger l’écran du micro-afficheur. Ensuite, la tranche de silicium est découpée pour libérer les micro afficheurs qui peuvent être intégrés dans des dispositifs électroniques plus complexes. Résumé des objets selon l’invention
Selon un premier objet l’invention vise un dispositif d’affichage électroluminescent 100,200 comprenant une pluralité de pixels 120,213 déposés sur un substrat 110,210, chaque pixel étant formé d’une ou plusieurs zones émettrices élémentaires 121a,b,c; 201 a, b, c, chaque zone émettrice élémentaire comportant une électrode de base 102a,b,c ; 202a, b, c déposée sur ledit substrat 110,210 et un empilement OLED 105,205 déposé par une technique de dépôt directive, telle que l’évaporation thermique, ledit empilement OLED comprenant une couche électroluminescente déposé sur ladite électrode de base 102a,b,c; 202a, b, c, par une technique de dépôt directive et non conforme tel que l’évaporation thermique, et ledit dispositif 100 comprenant une électrode commune 107,207 déposée au-dessus dudit empilement OLED par une technique de dépôt conforme telle que ALD (Atomic Layer Déposition) ou CVD (Chemical Vapor Déposition), ledit dispositif étant caractérisé en ce que :
- Deux électrodes de base 102a, 102b ; 202a, 202b voisines appartenant à deux zones émettrices élémentaires 121 a, b ; 201 a, 201 b voisines sont séparées par un élément de remplissage à surface isolante 103, 203 qui remplit la zone 111 ,211 entre lesdites électrodes de base 102a, 102b ; 202a, 202b voisines et qui les isole électriquement l’une de l’autre,
- Au moins la surface dudit élément de remplissage à surface isolante 103,203 qui est contact avec lesdites électrodes de base 102a, 102b;202a, 202b est réalisée en une matière isolante ;
- Un séparateur 104,204 se trouve au-dessus dudit élément de remplissage 103,203 et sépare les couches électroluminescentes de l’empilement OLED 105,205 de deux zones émettrices élémentaires voisines 121 a,b;201 a,b ;
- Les couches de l’empilement OLED 105, 205 sont interrompues par le séparateur
104, 204 ;
- L’électrode commune 107, 207 est continue au-dessus du séparateur 104, 204. Variante 1 de ce premier mode de réalisation:
Dispositif caractérisé en ce qu’entre deux séparateurs 104 voisins, et délimitée par ces derniers, s’étend une couche transparente conductrice 106 capable d’injecter des porteurs de charge dans l’empilement OLED, déposée entre ledit empilement OLED 105 et ladite électrode commune 107, l’épaisseur de ladite couche transparente conductrice étant de préférence comprise entre 0,5 nm et 5 nm.
Variante 2 de ce premier mode de réalisation:
Dispositif (éventuellement selon la variante 1 ), caractérisé en ce que ladite couche transparente conductrice 106 a été déposée par une technique de dépôt directive, telle que l’évaporation thermique.
Variante 3 de ce premier mode de réalisation:
Dispositif (éventuellement selon l’une quelconque des variantes 1 ou 2), caractérisé en ce que ladite couche transparente conductrice 106 est de préférence un oxyde de molybdène ou un oxyde de tungstène.
Variante 4 de ce premier mode de réalisation:
Dispositif (éventuellement selon l’une quelconque des variantes 1 à 3, caractérisé en ce que ledit élément de remplissage à surface isolante 103 et ledit séparateur 104 constituent un élément de barrière qui s’étend en hauteur à partir du substrat 110.
Variante 5 de ce premier mode de réalisation:
Dispositif (éventuellement selon l’une quelconque des variantes 1 à 4), caractérisé en ce que tout l’élément de remplissage à surface isolante 103 est réalisé en un matériau isolant.
Variante 6 de ce premier mode de réalisation:
Dispositif (éventuellement selon l’une quelconque des variantes 1 à 3), caractérisé en ce que ledit séparateur 204 remplit une partie supérieure de la zone entre lesdites électrodes de base 202a, 202b voisines.
Variante 7 de ce premier mode de réalisation:
Dispositif selon la variante 6, caractérisé en ce que ledit séparateur 204 comprend ladite électrode commune 207. Variante 9 de ce premier mode de réalisation:
Dispositif (éventuellement selon l’une quelconque des variantes 1 à 8) caractérisé en ce qu’il comprend un système d’encapsulation 220 déposé au-dessus de l’électrode commune 207.
Variante 9 de ce premier mode de réalisation:
Dispositif selon la variante 8, caractérisé en ce que ledit système d’encapsulation 220 comprend une couche de polymère 221 et une couche inorganique, de préférence un oxyde 222.
Variante 10 de ce premier mode de réalisation:
Dispositif selon la variante 9, caractérisé en ce qu’il comprend une couche inorganique, de préférence un oxyde, déposée entre l’électrode commune 207 et la couche de polymère 221.
Variante 1 1 de ce premier mode de réalisation:
Dispositif (éventuellement selon l’une quelconque des variantes 1 à 10), caractérisé en ce qu’il comprend une couche de lissage 108,208 déposée, soit au-dessus de ladite électrode commune 107,207, soit au-dessus dudit système d’encapsulation 220.
Variante 12 de ce premier mode de réalisation:
Dispositif (éventuellement selon l’une quelconque des variantes 1 à 1 1 ), caractérisé en ce qu’il comprend un système de filtres colorés 109,209, déposé sur l’électrode commune 107,207, ou de préférence sur le système d’encapsulation 220, ou encore plus préférentiellement sur ladite couche de lissage 108,208.
Variante 13 de ce premier mode de réalisation:
Dispositif (éventuellement selon l’une quelconque des variantes 1 à 12), caractérisé en ce qu’il comprend deux empilements OLED 131 , 133 superposés.
Variante 14 de ce premier mode de réalisation:
Dispositif selon la variante 13, caractérisé en ce que les deux empilements OLED 131 ,133 sont séparés par une couche de génération de charges 132.
Variante 15 de ce premier mode de réalisation: Dispositif (éventuellement selon l’une quelconque des variantes 1 à 14), caractérisé en ce que ledit élément de remplissage 103,203 déborde avec sa matière isolante sur une partie de la surface desdites électrodes de base 102a, 102b; 202a, 202b.
Selon un deuxième mode de réalisation, l’invention vise un dispositif d’affichage électroluminescent 200 comprenant une pluralité de pixels 213 déposés sur un substrat 210, chaque pixel étant formé d’une ou plusieurs zones émettrices élémentaires 201 a, b, c, chaque zone émettrice élémentaire comportant une électrode de base 202a, b, c déposée sur ledit substrat 210 et un empilement OLED 205 comprenant une couche électroluminescente déposée sur ladite électrode de base 202a, b, c, par une technique de dépôt directive et non conforme tel que l’évaporation thermique, et ledit dispositif 200 comprenant une électrode commune 207 déposée au-dessus dudit empilement OLED par une technique de dépôt conforme telle que ALD (Atomic Layer Déposition) ou CVD (Chemical Vapor Déposition), ledit dispositif étant caractérisé en ce que :
- Deux électrodes de base 202a, 202b voisines appartenant à deux zones émettrices élémentaires 201 a, 201 b voisines sont séparées par un élément de remplissage à surface isolante 203 qui remplit la zone 211 entre lesdites électrodes de base 202a,202b)voisines et qui les isole électriquement l’une de l’autre,
- Au moins la surface dudit élément de remplissage à surface isolante 203 qui est contact avec lesdites électrodes de base 202a, 202b est réalisée en une matière isolante ;
- Un séparateur 204 se trouve au-dessus dudit élément de remplissage 203 et sépare les couches électroluminescentes de l’empilement OLED 205 de deux zones émettrices élémentaires voisines 201 a, 201 b ;
- ledit séparateur 204 remplit une partie supérieure de la zone entre lesdites électrodes de base 202a, 202b voisines ;
les couches de l’empilement OLED 205 sont non-continues au travers du séparateur 204 (i.e. elles sont interrompues par le séparateur), alors que l’électrode commune 207 est continue au travers du séparateur 204 (i.e. elle est continue au-dessus du séparateur).
Variante 1 de ce deuxième mode de réalisation:
Dispositif selon le deuxième mode de réalisation, caractérisé en ce que ledit séparateur 204 comprend ladite électrode commune 207. Variante 2 de ce deuxième mode de réalisation:
Dispositif (éventuellement selon la variante 1 ), caractérisé en ce qu’il comprend un système d’encapsulation 220 déposé au-dessus de l’électrode commune 207.
Variante 3 de ce deuxième mode de réalisation:
Dispositif selon la variante 2, caractérisé en ce que ledit système d’encapsulation 220 comprend, une couche de polymère 221 et une couche inorganique, de préférence un oxyde 222.
Variante 4 de ce deuxième mode de réalisation:
Dispositif selon la variante 3, caractérisé en ce qu’il comprend une couche inorganique, de préférence un oxyde, déposée entre l’électrode commune 207 et la couche de polymère 221.
Variante 5 de ce deuxième mode de réalisation:
Dispositif (éventuellement selon l’une quelconque des variantes 1 à 4), caractérisé en ce qu’il comprend une couche de lissage 108,208 déposée, soit au-dessus de ladite électrode commune 107,207, soit au-dessus dudit système d’encapsulation 220.
Variante 6 de ce deuxième mode de réalisation:
Dispositif (éventuellement selon l’une quelconque des variantes 1 à 5), caractérisé en ce qu’il comprend un système de filtres colorés 209, déposé sur l’électrode commune 207, ou de préférence sur le système d’encapsulation 220, ou encore plus préférentiellement sur ladite couche de lissage 208.
Variante 7 de ce deuxième mode de réalisation:
Dispositif (éventuellement selon l’une quelconque des variantes 1 à 6), caractérisé en ce qu’il comprend deux empilements OLED superposés, ces deux empilements OLED étant possiblement séparés par une couche de génération de charges.
Variante 8 de ce deuxième mode de réalisation:
Dispositif (éventuellement selon l’une quelconque des variantes 1 à 7), caractérisé en ce que ledit élément de remplissage 203 déborde avec sa matière isolante sur une partie de la surface desdites électrodes de base 202a, 202b.
Variante 9 de ce deuxième mode de réalisation: Dispositif (éventuellement selon l’une quelconque des variantes 1 à 8), caractérisé en ce qu’entre deux séparateurs 204 voisins, et délimitée par ces derniers, s’étend une couche transparente conductrice capable d’injecter des porteurs de charge dans l’empilement OLED, déposée entre ledit empilement OLED 205 et ladite électrode commune 207, l’épaisseur de ladite couche transparente conductrice étant de préférence comprise entre 0,5 nm et 5 nm.
Variante 10 de ce deuxième mode de réalisation:
Dispositif selon la variante 9, caractérisé en ce que ladite couche transparente conductrice a été déposée par une technique de dépôt directive, telle que l’évaporation thermique.
Variante 1 1 de ce deuxième mode de réalisation:
Dispositif selon la variante 9 ou 10, caractérisé en ce que ladite couche transparente conductrice est de préférence un oxyde de molybdène ou un oxyde de tungstène.
Variante 12 de ce premier mode de réalisation:
Dispositif (éventuellement selon l’une quelconque des variantes 1 à 8), caractérisé en ce qu’entre deux séparateurs 204 voisins, et délimitée par ces derniers, s’étend une électrode supérieure, qui est optionnelle, peut être réalisée sous forme d’une très fine couche d’argent ou d’aluminium d’une épaisseur entre 4 nm et 10 nm et déposée par une technique de dépôt directive, telle que l’évaporation thermique.
Si elle est absente, c’est l’électrode commune 207 qui remplit alors la fonction d’électrode pour chaque zone émettrice élémentaire.
Variante 13 de ce premier mode de réalisation:
Dispositif selon la variante 12, caractérisé en ce que ladite couche d’électrode supérieure est réalisée à partir d'un métal mince tel que de l’aluminium (Al), de l’argent (Ag) ou autre ; cette couche peut être déposée elle aussi par évaporation thermique, et dans ce cas elle se déposera sur les surface horizontales seulement.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif d’affichage électroluminescent (100,200) comprenant une pluralité de pixels (120,213) déposés sur un substrat (1 10,210), chaque pixel étant formé d’une ou plusieurs zones émettrices élémentaires (121 a,b,c; 201 a, b, c), chaque zone émettrice élémentaire comportant une électrode de base (102a,b,c ; 202a, b, c) déposée sur ledit substrat (1 10,210) et un empilement OLED (105,205) déposé par une technique de dépôt directive telle que l’évaporation thermique, ledit empilement OLED comprenant une couche électroluminescente déposé sur ladite électrode de base (102a,b,c ; 202a, b, c), et ledit dispositif (100) comprenant une électrode commune (107,207) déposée au-dessus dudit empilement OLED par une technique de dépôt conforme telle que ALD (Atomic Layer Déposition) ou CVD (Chemical Vapor Déposition), ledit dispositif étant caractérisé en ce que :
- Deux électrodes de base (102a, 102b ; 202a, 202b) voisines appartenant à deux zones émettrices élémentaires (121 a, b ; 201 a, 201 b) voisines sont séparées par un élément de remplissage à surface isolante (103, 203) qui remplit la zone (1 1 1 ,21 1 ) entre lesdites électrodes de base (102a, 102b ; 202a, 202b) voisines et qui les isole électriquement l’une de l’autre,
- Au moins la surface dudit élément de remplissage à surface isolante (103,203) qui est contact avec lesdites électrodes de base (102a, 102b;202a, 202b) est réalisée en une matière isolante ;
- Un séparateur (104,204) se trouve au-dessus dudit élément de remplissage (103,203) et sépare les couches électroluminescentes de l’empilement OLED (105,205) de deux zones émettrices élémentaires voisines (121 a,b;201 a, b) ;
- Les couches de l’empilement OLED (105, 205) sont interrompues par le séparateur (104, 204) ;
- L’électrode commune (107, 207) est continue au-dessus du séparateur (104, 204).
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu’entre deux séparateurs (104) voisins, et délimitée par ces derniers, s’étend une couche transparente conductrice (106, 206) capable d’injecter des porteurs de charge dans l’empilement OLED, déposée entre ledit empilement OLED (105) et ladite électrode commune (107), l’épaisseur de ladite couche transparente conductrice étant de préférence comprise entre 0,5 nm et 5 nm.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite couche transparente conductrice a été déposée par une technique de dépôt directive, telle que l’évaporation thermique.
4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite couche transparente conductrice est de préférence un oxyde de molybdène ou un oxyde de tungstène
5. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit élément de remplissage à surface isolante (103) et ledit séparateur (104) constituent un élément de barrière qui s’étend en hauteur à partir du substrat (1 10).
6. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que tout l’élément de remplissage à surface isolante (103) est réalisé en un matériau isolant.
7. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit séparateur (204) remplit une partie supérieure de la zone entre lesdites électrodes de base (202a, 202b) voisines.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit séparateur (204) comprend ladite électrode commune (207).
9. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il comprend un système d’encapsulation (220) déposé au-dessus de l’électrode commune (207).
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit système d’encapsulation (220) comprend, une couche de polymère (221 ) et une couche inorganique, de préférence un oxyde (222).
1 1. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu’il comprend une couche inorganique, de préférence un oxyde, déposée entre l’électrode commune (207) et la couche de polymère (221 ).
12. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 1 1 , caractérisé en ce qu’il comprend une couche de lissage (108,208) déposée, soit au-dessus de ladite électrode commune (107,207), soit au-dessus dudit système d’encapsulation (220). 13. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu’il comprend un système de filtres colorés (109,209), déposé sur l’électrode commune (107,207), ou de préférence sur le système d’encapsulation (220), ou encore plus préférentiellement sur ladite couche de lissage (108,208). 14. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu’il comprend deux empilements OLED (131 , 133) superposés.
15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que les deux empilements OLED (131 ,133) sont séparés par une couche de génération de charges (132).
16. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que ledit élément de remplissage (103,203) déborde avec sa matière isolante sur une partie de la surface desdites électrodes de base (102a, 102b; 202a, 202b). 17. Dispositif d’affichage électroluminescent (200) comprenant une pluralité de pixels
(213) déposés sur un substrat (210), chaque pixel étant formé d’une ou plusieurs zones émettrices élémentaires (201 a, b, c), chaque zone émettrice élémentaire comportant une électrode de base (202a, b, c) déposée sur ledit substrat (210) et un empilement OLED (205) comprenant une couche électroluminescente déposé sur ladite électrode de base (202a, b, c), et ledit dispositif (200) comprenant une électrode commune (207) déposée au-dessus dudit empilement OLED par une technique de dépôt conforme telle que ALD (Atomic Layer Déposition) ou CVD (Chemical Vapor Déposition), ledit dispositif étant caractérisé en ce que :
- Deux électrodes de base (202a, 202b) voisines appartenant à deux zones émettrices élémentaires (201 a, 201 b) voisines sont séparées par un élément de remplissage à surface isolante (203) qui remplit la zone (21 1 ) entre lesdites électrodes de base (202a, 202b) voisines et qui les isole électriquement l’une de l’autre,
- Au moins la surface dudit élément de remplissage à surface isolante (203) qui est contact avec lesdites électrodes de base (202a, 202b) est réalisée en une matière isolante ; - Un séparateur (204) se trouve au-dessus dudit élément de remplissage (203) et sépare les couches électroluminescentes de l’empilement OLED (205) de deux zones émettrices élémentaires voisines (201 a, b) ;
Ledit séparateur (204) remplit une partie supérieure de la zone entre lesdites électrodes de base (202a, 202b) voisines ;
- Les couches de l’empilement OLED (205) sont interrompues par le séparateur (204) ;
- L’électrode commune (207) est continue au-dessus du séparateur (204).
18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que ledit séparateur (204) comprend ladite électrode commune (207).
19. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 17 à 18, caractérisé en ce qu’il comprend un système d’encapsulation (220) déposé au-dessus de l’électrode commune (207).
20. Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que ledit système d’encapsulation (220) comprend, une couche de polymère (221 ) et une couche inorganique, de préférence un oxyde (222).
21. Dispositif selon la revendication 20, caractérisé en ce qu’il comprend une couche inorganique, de préférence un oxyde, déposée entre l’électrode commune (207) et la couche de polymère (221 ).
22. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 17 à 21 , caractérisé en ce qu’il comprend une couche de lissage (108,208) déposée, soit au-dessus de ladite électrode commune (107,207), soit au-dessus dudit système d’encapsulation (220).
23. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 17 à 22, caractérisé en ce qu’il comprend un système de filtres colorés (209), déposé sur l’électrode commune (207), ou de préférence sur le système d’encapsulation (220), ou encore plus préférentiellement sur ladite couche de lissage (208).
24. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 17 à 23, caractérisé en ce qu’il comprend deux empilements OLED superposés.
25. Dispositif selon la revendication 24, caractérisé en ce que les deux empilements OLED sont séparés par une couche de génération de charges.
26. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 17 à 25, caractérisé en ce que ledit élément de remplissage (203) déborde avec sa matière isolante sur une partie de la surface desdites électrodes de base (202a, 202b).
27. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 17 à 26, caractérisé en ce qu’entre deux séparateurs (204) voisins, et délimitée par ces derniers, s’étend une couche transparente conductrice capable d’injecter des porteurs de charge dans l’empilement OLED, déposée entre ledit empilement OLED (205) et ladite électrode commune (207), l’épaisseur de ladite couche transparente conductrice étant de préférence comprise entre 0,5 nm et 5 nm.
28. Dispositif selon la revendication 27, caractérisé en ce que ladite couche transparente conductrice a été déposée par une technique de dépôt directive, telle que l’évaporation thermique.
29. Dispositif selon la revendication 27 ou 28, caractérisé en ce que ladite couche transparente conductrice est de préférence un oxyde de molybdène ou un oxyde de tungstène
30. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 17 à 26, caractérisé en ce qu’entre deux séparateurs (204) voisins, et délimitée par ces derniers, s’étend une électrode supérieure d’une épaisseur entre 4 nm et 10 nm et déposée par une technique de dépôt directive, telle que l’évaporation thermique.
31. Dispositif selon la revendication 30, caractérisé en ce que ladite couche d’électrode supérieure est réalisée à partir d'un métal mince tel que de l’aluminium (Al) ou de l’argent (Ag).
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